帶滾輪輸送裝置開卷落料模設計

薛彥華，周化圓，王詩瑤

一汽模具制造有限公司（吉林長春 130011）

1 引言

開卷落料模是一種多工步的落料模，其主要特點是生產效率高，制件的沖裁質量好，適合于大量生產。開卷落料模因制件形狀、排樣、板料碼垛方式等的不同而有所不同，形式也多種多樣，本文主介紹一種新的、帶滾輪輸送裝置的開卷落料模及兩種形式的滾輪輸送裝置：一種是電機滾輪輸送裝置；另一種是磁性滾輪輸送裝置。

2 帶電機滾輪輸送裝置的開卷落料模及托料裝置

上海大眾某項目——翼子板，需設計開卷落料模和電機滾輪輸送裝置。該模具要完成左右件的板料落料，其排樣也就按左右件的順序排樣，如圖1所示。

圖1 排樣圖

這種排樣既滿足用戶要求又能大大提高板料的利用率，但這種排樣的步距為兩個翼子板，沖壓一次同時出現兩片料，后一片料可由輸送帶直接輸出，但前一片料因為已經與條料分離無法輸送。為了解決這一問題，設計了電機滾輪輸送裝置。該落料模的工作過程是：當上模打開時，下模托料架抬起，在模具的中間位置設計了一組基準塊，是對開卷料第一片料端的粗定位，板料位置確定后，開卷線壓機的滑塊開始運動。因上模回位氮缸（750kg）力量大于下模抬起氮缸（250kg），故上模把下模托料架壓下（下面有限位塊限位），卷料落在下模鑲塊上，上模聚胺酯壓料，上模鑲塊合入，進行修邊。滑塊打開，托料架抬起，板料向前運動一個步距（1,837mm），再一次合模，這一次合模既會按排樣修邊、也會把板料端部廢料切下。壓機滑塊打開時，電機滾輪輸送裝置開始工作——即電機滾輪下部氣缸把從動輪抬起，板料被夾在主動輪與從動輪之間，靠主動輪的旋轉把板料輸出到壓機輸送帶，進行碼垛，完成一個工作循環。從第二個工作循環開始，左、右件在模具前端被分開，即后一制件直接落入輸送帶，前一制件被滾輪輸出到輸送帶，機械手能夠自動實現左、右件分類碼垛。圖2所示為下模裝配圖。

圖2 下模裝配圖

下模托料裝置用的是焊接托架，在托架上均勻的安裝著托料滾輪，整個托料裝置用導柱導向，用限位螺釘限位，托架抬起是靠氮缸來完成的，抬起行程為22mm，這個高度是板料安全進入滾輪的保證。上模回位氮缸行程（23mm）不小于抬起氮缸行程，下模托料裝置只有在合模時處于回位狀態，滑塊打開便處于抬起狀態。

圖3所示為上、下合模局部剖視圖，從剖視圖可以看到回位氮缸、抬起氮缸及托料架與滾輪之間的行程關系。

圖3 合模局部剖視圖

圖4所示是下模托料裝置。為了使卷料的前端在進料時順暢，托料架進料側的一端通常與平面成小角度的銳角焊接，本圖成15°角。

圖4 限位、導向及抬起氮缸在托料裝置上的布置

3 電機滾輪輸送裝置

電機滾輪輸送裝置在模具上的安裝如圖5所示，其工作原理是：電機帶動主傳動輪機構旋轉，當滑塊打開，從動輪機構氣缸抬起，使板料受夾。板料受夾時，便被旋轉的主傳動輪機構輸出模具，落入輸送帶。

圖5 電機滾輪輸送裝置在模具上的安裝

按照用戶要求，滾輪輸出線速度為50m/min，選用了日本三菱公司標準的GMTA040-24-L10型電機，其輸出功率為0.4kW，電壓為200/220V，轉速150～180轉/min，頻率50/60Hz。電機與主動軸之間用連軸節（MFJCWK 70-24-30 MISUMI）連接，如圖6所示。

圖6 電機與主軸之間用連軸節連接

根據速度與轉速的關系式：V=πdn/1000可以算出，滾輪速度V=70.7m/min。如果想把這個速度值調低，要采用變頻器加以調解，調到所需要的最佳頻率值，變頻器為三菱公司生產的FR-E520-0.4K。

電路連接方式為：模具上的HARTING插頭連空氣開關，空氣開關連變頻器，變頻器靠電連接器與電機相連。這樣，HARTING插頭與壓機上的HARTING插座連接，一個完整的電路系統便形成了。圖7為電路連接示意圖。

圖7 電路連接示意圖

主、從動軸材料均為40Cr，硬度為40～50HRC。兩端壓配入帶座軸承，帶座軸承外又裝有固定環（SCSBN30-38_MISUMI），這兩個固定環能夠給軸承預緊。再設計合適的支座將主傳動輪機構固定在模具的適當位置——即主動軸旋轉時，剛好能把板料輸出到輸送帶，如圖8所示。

圖8 主、從動輪裝配局部圖

從動輪機構靠氣缸抬起，用兩組舉升導向合件導向，氣缸回程用限位塊限位，氣缸行程（25mm）大于從動滾輪靠在主動滾輪上的距離（20mm），只有靠從動輪把板料擠在主動輪上，板料才能被旋轉的主動輪輸出。

滾輪為外圈有尼龍套的鋼質滾輪，滾輪與主、從動軸之間為H7/f6間隙配合，并有鍵連接，滾輪兩端用擋片固定位置，擋片材料為T10A。

4 磁性滾輪送料機構

在一汽大眾某項目左、右縱梁蓋板開卷落料模中，設計了磁性滾輪送料機構。在該模具中磁性滾輪的作用也是解決后一制件輸出模具的問題（即兩件分開后，前一制件直接落入輸送帶，后一制件靠磁滾輸出到輸送帶），之所以用磁滾是因為它對板件有吸附定位的作用。但如果磁滾與板件直接接觸，又容易把板件劃傷，所以設計時是磁滾與尼龍滾間隔布置，尼龍滾直徑比磁滾直徑大1mm，這樣板件既可以被吸附定位，又不致于被劃傷，很安全的到達輸送帶了。

設計步驟如下：

（1）第一，根據所傳遞扭矩粗略計算軸的平均直徑（D=0.05×）。軸的直徑確定了，磁滾及尼龍滾的直徑也就不難確定了。當然這幾個數值都是過程數值而不是最終數值。

（2）第二，根據節拍確定軸的轉速，根據軸的轉速確定馬達參數。馬達與軸之間用鏈輪傳遞扭矩。

（3）第三，根據滾輪裝置的重量、滾輪需要抬起的行程確定氣缸直徑及行程。

將上面提到需要計算的數值進行圓整后，軸、滾輪、鏈輪、馬達等部件便可一一確定了。圖9所示為這種裝置的外觀圖，頂起氣缸和氣動馬達用同一個氣路系統即可完成。

圖10所示為磁性滾輪送料機構在模具上的安裝位置，前一制件直接被輸送帶輸出，后一制件需要用磁滾輸出到輸送帶上。

所選氣動馬達為BOSCH公司生產的O 607 953 310型，扭距3.7Nm，空載轉速1,700轉/min（其線速度為133m/min），輸出功率180W，出口螺紋右旋，馬達靠氣路調節閥控制轉速（Qt=q×n，q值一定，則n只與流量有關），故線速度可調。

所選鏈輪型號為08A，節距值12.7。根據最小鏈輪齒數≥9，初定馬達用鏈輪為10齒，考慮安裝空間及優化設計的原理，軸用鏈輪選擇了11齒。軸與馬達之間中心距初定為p=150，鏈輪節數根據公式Lp=2a0/p+（Z1+Z2）/2+C/a0×p，計算并圓整后為34節，再精確計算中心距值為149.22。由此，此裝置可進行設計了。

軸端軸承為15×35×11 202 GB276-89，考慮軸的長度與直徑比值較大，在軸的中間位置加一個支承軸承，與軸H7/h6配合。中間支承軸承為25×47×12 105 GB276-89，軸端軸承外側用軸用彈性擋圈固定。

圖10 磁性滾輪送料機構在模具上的安裝位置

抬起氣缸為CA1F63-50_SMC。按工廠氣源壓力0.5MPa計算，可抬起98公斤重量，完全滿足要求。氣缸兩側的行程限位裝置可調解氣缸行程。軸系統在固定裝置的導軌內導滑、限位，圖11所示為磁滾送料裝配圖。

電機滾輪輸送裝置結構上比磁性滾輪輸送裝置復雜，需要的安裝空間大，而且需要一套繁瑣的電氣系統，但電機滾輪輸送裝置對板料有定位穩定及校平的作用。磁性滾輪輸送裝置結構相對簡單，只要有氣源就能實現其功能。但究競采用哪種輸出方試，一是看制件，再就是看用戶了。

圖11 磁滾送料裝置裝配圖