气动技术在冲压行业中的应用.pdf

Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ No ． O 2 ．2 0 1 6 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 8 - 0 8 1 3 ． 2 0 1 6 ． 0 2 ． 0 2 5 气动技术在冲压行业中的应用 李 娜 河南机电高等专科学校 机电工程系， 河南 新乡4 5 3 0 0 3 摘 要 气动技术具有有安全 ， 高效 ， 节能， 环保， 廉价等优点， 在冲压领域得到广泛的应用。在冲压模具设计中可以利用气动技术进行 定位夹紧、 实现模具冲压过程的顺序控制、 碎屑的吹扫 ， 利用气动技术使得气动冲床得到了广泛应用 ， 利用气动技术可以实现冲压 自 动生产线的送料、 切断等动作。所有应用都列举了相应的实例。 关键词 气动技术 ； 冲压 ； 模具； 应用 中图分类号 T H1 3 8 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 6 0 2 0 0 7 3 0 3 T h e Ap p l i c a t i o n o f P n e u ma t i c T e c h n o l o g y f o r S t a mp i n g I n d u s t r y LI Nn De p a r t me n t o f Me c h a n i c a l a n d E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g ， He n a n Me c h a n i c a l a n d E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g C o l l e g e ， Xi n x i a n g 4 5 3 0 0 3 ， C h i n a Abs t r a c t P n e u ma t i c t e c h n o l o g y h a s t h e a d v a n t a g e o f s a f e t y , h i g h e ffi c i e n c y , e n e r g y s a v i n g ， e n v i r o n me n t a l p r o t e c t i o n ， c h e a p n e s s a n d e t c ， S O i t i s wi d e l y u s e d i n s t a mp i n g fi e l d ． I n t h e s i d e o f s t a mp i n g d i e ． d e s i g n， i t c a n h e l p p o s i t i o n i n g a n d c l a mp i n g ， s e q u e n t i a l c o n t r o l o f t h e s t a mp i n g p r o c e s s ， f r a g me n t s s we e p ． Be c a u s e o f p n e um a t i c t e c h n o l o g y , p n e u ma t i c p u n c h i n g ma c h i n e c a n d e v e l o p q u i c k l y ． I n the fi e l d o f a u t o ma t i c s t a mp i n g p r o d u c t i o n l i n e ， i t c a n h e l p f e e d i n g ， c u t t i n g an d S O o n ． Al l t h e a p p l i c a t i o n h a s c o r r e s p o n d i n g e x a mp l e ． Ke y wo r d s p n e u ma t i c t e c h n o l o gy ； s t a mp i n g ； s t a mp i n g d i e ； a p p l i c a t i o n 0 引言 气动技术是以压缩机为动力源， 以压缩空气为工 作介质， 进行能量传递或信号传递的工程技术。与其 他技术相比具有安全， 高效 ， 节能， 环保， 廉价等优点 ， 在各行各业得到广泛应用u 。在零件加工和组装生产 线上， 工件的搬运、 转运、 定位 、 夹紧进给、 装卸、 装配、 清洗、 检测等许多工序中都使用气动技术。随着气动 技术的发展， 在冲压领域也得到越来越广泛的应用， 在 冲压领域的应用主要表现在进行冲压模具设计方面 ， 气动冲床发展， 全 自 动冲压生产线等方面。 1 冲压模具设计中的应用 冲压模具设计现在已经模块化 ， 很多已经标准化 ， 目前针对模具设计需要的一些标准件比如导柱导套 ， 弹簧 包括氮气弹簧， 聚氨酯等 ， 上下模板等均有相应 的专门化的厂家进行生产 ， 如盘起 ， 米思米等 日本企 业 ， 国内也有很多企业生产冲压模具的标准件。随着 气动技术的广泛应用， 在模具设计中使用气动越来越 受到设计者的青睐。主要表现在以下几个方面。 1 ． 1 定位夹紧昭 l 对于一些在冲压过程中， 由于结构或者空间位置 收稿 日期 2 0 1 5 0 8 1 3 作者简介 李娜 1 9 8 0 一 ， 女， 河北保定人， 工程师， 硕士， 现从事翅片成 型设备及工艺的研究工作。 的限制， 难以实现机械机构的设计进行定位夹紧的时 候可以考虑使用气动技术 ， 利用真空发生装置来实现 工件两侧的压力差， 依靠两侧的压力差实现夹紧。如 图l 所示的实例。 图 1 利用真 空发 生器定位夹 紧模具 示意图 隔板装配是冷凝器生产中的一道工序， 是在集流 管的相应部位铣半圆槽 ， 隔板涂铅剂， 进行人工装配， 这种装配工艺由于是纯手工操作， 效率低 ， 而且隔板容 易脱落 ， 在进行焊接后容易在隔板部位 出现漏的现 象 。隔板扣压技术， 采用负压将隔板吸在相应位置利 用冲床将其两端锁住， 实现了半自动化， 提高了生产效 率。由于不同的冷凝器根据结构的不同， 其隔板的位 置不一致， 在真空发生器的前端备用各种规格的集流 管长度实现定位， 各种长度附有标记。此项技术已经 在工厂得到广泛生产， 实现了批量生产， 提高生产率效 果显著。 1 ． 2 实现模具冲压过程顺序 目前在冲压模具的设计过程中， 由于冲压的零件 73 液 压 气 动 与 密 封 ／ 20 1 6年 第 0 2期 形状越来越复杂， 受到零件结构的限制， 仅靠机械结构 来实现不能一次性完成 ， 如果采用多道工序， 会严重影 响生产效率。气动技术的应用解决了此瓶颈 ， 运用气 动技术可以实现分步骤高效的顺序控制。如图2 所示。 此集流管冲切模由于壁薄， 在冲压过程中容易被 压扁， 难以保证精度 ， 需要在冲压过程中将管内支撑 ， 而且容易卸料。在此套模具中， 利用了气动技术实现 顺序控制， 使用三个气缸以及相应 的电磁阀进行控 制。首先安装集管， 按下启动按钮， 支撑集管内部的带 斜度支撑芯在气缸的作用下充满管内部 ， 接近开关得 到指令后， 另一气缸将管的前端压紧， 上模下行冲切 ， 再按下卸料按钮， 支撑芯在气缸作用下回退， 前端压紧 块回退 ， 集管顺利取出。如此反复， 整个过程操作人员 只需上下料， 按启动及卸料按钮即完成全部动作， 实现 了半 自动化 。 1 ． 3 吹扫嘲 对于一些在级进模 中， 一道工序 出现碎屑 ， 在送料 过程中有可能被带到下一道工序， 或者出现在工件表 面形成缺陷， 或者进入凹模刃口部位， 久而久之 ， 容易 导致崩刃现象， 造成巨大的损失。所以在级进模具产 生碎屑的部位通人压缩空气， 对其进行连续吹扫， 避免 其进人后续工序或者在上模抬起时对整个模具进行压 缩空气吹扫， 避免有异物落入。 同样在级进模中落料部位的侧面适当位置吹压缩 空气将工件通过滑板顺利划人指定的箱内， 轻松便利 ， 减少人工操作， 提高了工作效率。 2 冲压设备中的应用 气动技术由于其采用清洁廉价的压缩空气为动力 源， 在冲压设备中得到了广泛应用， 尤其在所需冲裁力 不大， 小件的冲压件生产中受到青睐， 气动冲床便是其 中一实例。气动冲床利用压缩机产生的高压气体， 通 过管道将压缩气体输送至电磁阀， 通过脚踏开关来控 制电磁阀的动作来控制气缸的工作和返回， 从而达到 冲孔或者其他成型的目的。这种冲床具有的特点为 操作简单， 维修方便， 结构简单； 没有液压系统的噪声， 节省电力消耗 ， 成本低； 根据不同的模具， 可以调整高 度、 速度、 行程和冲压时间； 可采用双手控制或者脚踏 方式； 采用微电脑控制系统， 模式可以选择手动， 半 自 动或者全 自动。不过纯气动冲床受到冲裁力的限制。 为增加气动冲床的冲裁力， 高新新等创新设计了 基于杠杆一双滚轮二级力放大机构的气动一机械复合 传动冲压机。这种创新型的冲压机， 由于做到了在非 常有限的空间内， 巧妙地利用杠杆机构的长度效应 ， 和 双滚轮机构的角度效应， 将气缸活塞产生的推力， 经过 二级放大后传递到冲压头上， 因而， 相对于活塞杆直接 输出作用力的简单气动冲压机 ， 在结构尺寸一定的条 件下 ， 能够显著提高冲压力； 而在冲压力一定的条件 下， 则能够显著减小气缸直径。冲压机仅仅用一个气 缸， 就能够实现两个冲压头的顺序作业， 不仅生产效率 高 ， 而且节能环保 ] 。 3 冲压生产线 中的应用 3 ． 1送料装置 传统的送料装置和冲压机连接在一起， 实现级进 模具的送料是在装置的底座上设有固定和移动两个夹 块夹送被送物料 ， 其中移动夹块安装在可以移动的滑 座上 ， 滑座由气缸进行驱动。物料送料时， 移动夹块夹 料， 滑座在气缸的驱动下移动完成送料动作， 而固定夹 块则在物料输送到位后起夹料作用 ， 让移动夹块松开 i ／ ＼二 二 ／ 、 ／ 肆 ■ ， _ 4 ,- 块 1F l l j ‘ I 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 , 。‘’ 。 。。。 。 I ／ 譬 善 I I I t 、 ／ 、 ＼ 令 ～ ．． 一 ／ ＼ 一 ． T _ 支 撑 芯 安 ’ __ 一 一 ／ 十 ＼ ■ m ， ◆◆ r 。 I ／l 、、 一 目 ● 。 口 l I 审 件 ◆ 一 ＼ ／ ＼ ／ 一 J 每 每 杏 宙 夺 ⑥ 审 ．． |-_ l 7 4 图2集流管冲模总装示意图 块 Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ No ． 0 2 ． 2 0 1 6 并返回， 如此交替完成步进送料作用。送料动作的步 距可由对移动滑座进行限位 的螺栓螺母进行调节 。这 种送料方式比较粗略的实现送料 ， 送料的步距精确度 相对较低 一。 目前的气动送料器已经标准化， 加上有电气控制 以及 P L C 控制的应用 ， 其在与冲压级进模具组成冲压 生产线的时候， 送料精度大大提高， 其原理图见图3 。 2 3 4 5 6 7 8 1 一 进气部分2 一 先导阀3 一 本 体4 一 固定夹 紧钳5 一 送料气 缸 6 一 移动夹紧钳7 一 导料部分8 一 托料部分 图3气动送料器示意图 3 ． 2 其他专门化冲压生产线 冲压式全 自动翅片成型机是一种针对翅片这种换 热元件开发的专门化冲压设备， 其 自动化水平高， 冲制 的翅片形状平整而且具有较高的精度， 效率高。其生 产线的示意图如 图4 。 在翅片全 自动冲压生产线中气动技术得到了很大 的应用。首先 ， 在主机部分使用了气动离合器， 使得电 机和主轴通过气动离合器进行连接与控制 ， 安全可 靠。在切断机构部分采用了气缸为动力执行器件进行 切断 ， 气缸的动作通过P L C 以及电磁阀进行控制， 切断 精度高。 卜开卷机2 一 润滑装置3 一 主机4 一 切断装 置5 一 机架6 一 电控 柜 图4翅片成型机生产线示意图 4 结论 综上所述， 在冲压领域气动技术的应用越来越广 泛， 其应用使得冲压的一些难题迎刃而解， 提高了冲压 的效率。不仅在冲压模具设计、 冲压设备以及冲压生 产线上得到很好的应用， 在今后的的更加 自动化的生 产线上会更好的应用 ， 如气动机械手等。 参考文献 [ 1 】 张蜀红． 垫板 钻孔用气动夹具设计[ J 1 ． 液压气动与密封， 2 0 1 5 ， 5 7 4 7 6 ． 【 2 】 李秀风． 多个零件一次装配工装设计【 J ] ． 液压气动与密封， 2 0 1 5 ， 5 8 2 ～ 8 4 ． [ 3 ]3 李彦蓉， 等． 冲压 自动上料与 自动出件装置的研究与设计[ J 】 ． 锻压技术， 2 0 1 0 ， f 5 8 4 8 7 ． [ 4 】 高新新， 等． 气动机械复合传动双工位冲压机[ J ] ． 机械设计与 制造， 2 0 1 3 ， 1 0 1 3 4 - 1 3 5 ． 【 5 】 丁时锋， 等． 一种P L C 控制的气动送卸料机的设计【 J 】 ． 液压 与气动， 2 0 1 2 ， 4 7 8 8 0 [ 6 】6 邓晓星， 等． 冲床送料装置气动系统的分析和设计[ J 1 ． 液压气 动与密封， 1 9 9 8 ， 2 1 9 2 0 ． [ 7 】 陈为国． 气动送料器系列产品及选择[ J ] ． 锻压机械， 2 0 0 0 ， 1 ． 上接第7 2 页 图 8 第六种 实施 方式 反装 、 内弹 簧 的结构 示意图 位置并关闭阀门。通常， 断气后关闭阀门， 通气后才能 打开阀门的执行器为“ 常闭式” ， 有时又称故障关闭型， 如图1 、 图3 、 图4 所示； 断气后打开阀门， 通气后才能关 闭阀门的执行器为“ 常开式” 有时又称故障开启型， 如 图5 、 图6 、 图7 所示。其中弹簧输出力的大小决定了与 之匹配阀门规格的大小， 弹簧输出力小的用于轻型或 小型阀门。相反， 弹簧输出力大的用于中型或重型阀 门。而弹簧输出力的大少取决于安装的弹簧数量和规 格， 中型或重型阀门可以安装内外2 个弹簧或1 个较粗 的外弹簧 1 4 ， 轻型阀门可以安装 1 个较细的内弹簧 1 5 。另外， 弹簧的安装位置决定本实用新型为“ 常开 式” 或“ 常闭式” ， 弹簧与活塞杆 1 处于异侧的为“ 常闭 式” ， 如图3 、 图4 、 图5 所示， 弹簧与活塞杆处于同侧的 为“ 常开式” ， 如图6 、 图7 、 图8 所示。所以， 松开拉杆螺 栓后通过内部零件 9 、 1 O 、 1 4 、 1 5 安装位置和方 向的改变就可以实现本实用新型两种功能的转换。 3 小结 文中所述的调节阀用多功能活塞式气动执行器打 破了执行器功能单一的局限， 对客户应急产品的使用 提供了一种新的设计思路 ， 既降低了供应商的加工成 下转第8 0 页7 5