Z形沖壓件自動攻絲機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

黃 波 顏 鵬 涂 琴

（常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，常州 213164）

該Z形薄板沖壓件質(zhì)量輕、形狀復(fù)雜，內(nèi)部有一個直徑10 mm、高4.2 mm的內(nèi)螺紋孔，定位精度要求為一般。如果采用沖壓模具的模內(nèi)沖壓、攻絲一體化方式，對沖壓模具開發(fā)要求較高?？紤]技術(shù)和經(jīng)濟(jì)等因素，采用傳統(tǒng)攻絲機(jī)較容易加工螺絲孔，且能夠保證定位精度。本文的自動化攻絲設(shè)備是在攻絲機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上加上自動化運(yùn)料和定位機(jī)構(gòu)，可降低勞動強(qiáng)度，提高工作效率，避免操作風(fēng)險(xiǎn)與誤差[1-2]。待攻絲坯料如圖1所示。

圖1 待攻絲坯料

1 Z形件自動攻絲機(jī)原理及整體結(jié)構(gòu)

1.1 原理

該系統(tǒng)由振動盤整理排序后上料至送料軌道，根據(jù)其上的傳感器檢測反饋信號并控制坯料的移速與暫停動作。坯料到位后，經(jīng)固定裝夾后，攻絲用電機(jī)受氣缸驅(qū)動對坯料攻絲。結(jié)束后，制件被解除裝夾繼續(xù)前行，由漏料口移出設(shè)備。整個過程由PLC控制電機(jī)與氣缸，攻絲定位準(zhǔn)確，各機(jī)構(gòu)響應(yīng)速度快，控制精度高。

1.2 設(shè)備總體結(jié)構(gòu)

Z形薄板零件自動攻絲機(jī)總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。自動化攻絲機(jī)包含送料、上料、定位、攻絲以及下料等機(jī)構(gòu)，多處涉及到電氣控制元件。為便于說明，本文將按照各機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)介紹機(jī)械傳動和氣動的組合工作過程[3]。

圖2 總體結(jié)構(gòu)示意圖

2 攻絲機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)與性能特點(diǎn)

2.1 上料與送料機(jī)構(gòu)

圖3為設(shè)備上料機(jī)構(gòu)。圖3中的振動盤1將坯料進(jìn)行排序后，通過出料口2進(jìn)入如圖4所示的送料軌道機(jī)構(gòu)[4]。

圖3 Z形薄板零件上料機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 送料機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖

如圖4所示，送料軌道1與圖3中的出料口2對接。坯料從圖3中的出料口進(jìn)入到送料軌道，當(dāng)送料軌道正上方的傳感器檢測到正下方有坯料進(jìn)入時，會將信號反饋給設(shè)備控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)驅(qū)動直線振動器3開始工作，繼續(xù)向前傳送坯料。此外，由于坯料壁厚較薄且形狀不規(guī)則，在通過送料軌道時易發(fā)生疊料問題。通過傳感器控制坯料在送料軌道的移動速度，可有效防止后方坯料堆疊造成停機(jī)。當(dāng)坯料運(yùn)動到氣缸4正下方時，支架5上方的傳感器檢測到有3個坯料經(jīng)過，將信號反饋給設(shè)備控制系統(tǒng)[5]。控制系統(tǒng)驅(qū)動氣缸下壓阻止后方坯料繼續(xù)前移，同時直線振動器停止工作。安裝在送料導(dǎo)軌上的坯料擋板6、7的形狀限制了坯料空間，起坯料定向的作用，可有效防止坯料堆疊。傳感器與擋板的雙重作用，可保證坯料平穩(wěn)運(yùn)動到工作區(qū)域，避免送料過程中出現(xiàn)卡料和堆料情況。

2.2 定位機(jī)構(gòu)和攻絲機(jī)構(gòu)

如圖5所示，滑塊1上安裝的電機(jī)2隨滑塊在滑塊軌道3里上下滑動，氣缸4內(nèi)的活塞桿與彈簧氣桿6通過氣缸自鎖連接螺母相連。彈簧氣桿被固定塊5固定在滑塊上，則電機(jī)2在垂直設(shè)備臺面方向的工作行程（即攻絲深度）可由氣缸控制。

圖5 工作電機(jī)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖

如圖6所示，當(dāng)坯料從送料機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)（圖4）的送料軌道進(jìn)入工作臺1時，氣缸6推動物塊5水平移動，物塊推動固定塊3抵住坯料側(cè)面將其固定，防止攻絲時因坯料錯位而產(chǎn)生位置偏移。

圖6 工作機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖

電機(jī)（如圖5中的2所示）開始加載，裝夾到電機(jī)主軸快換接口上的攻絲夾頭夾持絲錐，并受長圓形槽2限位對坯料進(jìn)行攻絲。物塊在運(yùn)動過程中受氣缸沖擊，設(shè)置緩沖彈簧4，以減少磨損，提高使用壽命。

2.3 下料機(jī)構(gòu)

如圖7所示，攻絲結(jié)束后，氣缸（如圖6中的6所示）帶動固定塊（如圖6中的3所示）回到原位，取消對已攻絲制件的位置限制。

圖7 下料機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖

帶導(dǎo)桿氣缸5推動底盤4，底盤帶動直角桌面3和出料槽2（出料槽固定在矩形臺面上）在直線導(dǎo)軌1上滑動，直至矩形臺面的漏料口到達(dá)已攻絲坯料的前方。同時，已攻絲坯料在下一個坯料的推動下繼續(xù)向漏料口處移動，受重力下落至出料槽中。氣缸推動底盤以及附在上面的矩形臺面、出料槽回到初始位置，準(zhǔn)備下一次下料。

3 結(jié)語

Z形薄板零件攻絲的全自動化專機(jī)僅需將工件倒入振動盤中即可自動送入設(shè)備完成攻絲，單個制件加工時間僅需數(shù)秒鐘，可完全代替人工，實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)。該攻絲機(jī)已申請專利，設(shè)備也開始在車間制造調(diào)試。攻絲機(jī)投入使用后能夠完全滿足制件的生產(chǎn)要求，保證產(chǎn)品質(zhì)量，大大提高了生產(chǎn)效率與經(jīng)濟(jì)效益。