數控步沖切割機工作平臺彈力支撐機構設計與應用

易翰林，譚泉，趙軍

株洲聯誠集團控股股份有限公司 湖南株洲 412001

1 序言

數控沖床是鈑金加工過程中非常常見的基本設備，我公司是國內目前最大的軌道交通裝備部件制造商和供應商之一，旗下的備料車間主要負責鋼板切割、折彎和機械矯正等工序。備料車間現有兩臺臺勵福HP1250數控轉塔沖床設備，主要加工厚度在3mm以內的鋁板及碳鋼板。數控步沖壓力機是利用數控技術對板料進行沖孔和步沖的壓力機，是一種精密的板材單機沖壓設備。被沖制的板料固定在工作臺上，按規定的程序做左右、前后移動和定位，模具安裝在壓力機轉塔內自動調換，或安裝在模具配接器中手工快速調換，采用單次沖裁方式或步沖沖裁方式沖出不同形狀和尺寸的孔及零件。

2 劃傷缺陷

表面劃傷是步沖生產過程中最常見的加工缺陷之一。隨著城市軌道交通項目軌道產業下料任務的急劇增加，在生產中發現產品普遍存在劃傷的問題，如圖1所示，此現象在尺寸較大的配件上體現得更加明顯。初期通過對模具刀口檢查確認和修磨，同時增加潤滑后發現，該現象無任何改善。由于城市軌道交通項目對配件表面要求無明顯刮劃印痕，而車間生產的配件產生批量劃傷，影響外觀，表面質量達不到交付客戶的要求，只能對配件進行手工打磨處理。這種處理方式費時費力，大幅增加人工成本。根據配件產生劃傷的形狀及長度來看，初步分析主要為步沖生產過程中，鋁板板材下表面與旋轉的下模座摩擦所致。

圖1 板料劃傷

3 原因分析

針對以上問題進行初步分析，重點對切割平臺下模座即下刀盤進行了觀察，發現由于設備超負荷工作，導致下模座表面磨損嚴重，如圖2所示。

圖2 磨損嚴重的下模座

由此印證了前面初步分析的論斷，磨損嚴重的下模座由于表面不光滑，有細微且尖銳的金屬顆粒，導致鋁板板材在步沖生產過程中接觸產生劃傷，劃傷痕跡較為雜亂且不規則。采取對磨損部位進行修磨拋光處理，重新生產后，發現同一項目的配件仍然存在明顯的劃傷缺陷，相較于圖1，劃傷痕跡較為規則，如圖3所示。

圖3 較規則的板料劃傷

對下模座進行修磨處理后，仍存在劃傷現象，說明下模座磨損只是產生劃傷現象的主要原因之一。通過對步沖生產現場仔細觀察與分析，發現毛刷工作臺高度與整個下模座高度存在高度差約1.5mm，此高度差導致板材與下模座接觸并產生劃傷，如圖4所示。

圖4 板料接觸劃傷

4 彈力支撐機構設計

為避免步沖加工過程中，板材與下模座接觸，根據三點確定一面的工作原理與思路，設計出一種彈性支撐機構，消除掉毛刷工作臺與下模座的高度差，既不影響板材的步沖加工，又可以有效避免板材上料及步沖過程中與下模座的接觸，從而避免板料下表面被劃傷。

由于步沖加工過程中，板料被夾爪夾持定位后需要頻繁進行前后、左右的移動，因此必須確保彈性支撐機構與板料的接觸過程中不產生新的痕跡，采用滾珠結構可有效規避這一問題。

通過技術分析、受力計算及實物模擬，設計如圖5、圖6所示的彈力支撐機構。

圖5 A工位下模與彈力支撐機構

圖6 A工位下模與彈力支撐機構展開

5 彈力支撐機構應用

將彈力支撐機構均勻安裝在步沖加工工作平臺上，通過彈性支撐機構將板材與下模座控制在一定的間隙（1.5～5.0mm），從而避免板材被接觸劃傷，如圖7所示。

圖7 板料不被接觸劃傷

彈力支撐機構應用之后，同項目的板料步沖生產加工后，表面完好無劃傷，如圖8所示。既保證了產品外觀及質量，滿足客戶質量要求，又大幅節省人工工時，提高了項目完工效率。

圖8 板料無劃傷

6 結束語

數控步沖切割機工作平臺采用彈力支撐機構后，有效解決了板料被劃傷的問題，節省了項目成本，保證了產品質量。對于在解決數控步沖切割過程中板料被劃傷方面，具備一定的參考價值。