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沖床自動送料機構的設計

時間：2022-06-26 11:26:32 設計

沖床自動送料機構的設計

　　前言

　　沖壓是金屬塑性成形加工的基本方法之一，它主要用于加工板料零件，所以也稱為板料成形。沖壓既能夠制造尺寸很小的儀表零件，又能夠制造諸如汽車大梁、壓力容器封頭一類的大型零件；既能夠制造一般尺寸公差等級和形狀的零件，又能夠制造精密（公差在微米級）和復雜形狀的零件。沖壓具有生產率高、加工成本低、材料利用率高、操作簡單、便于實現機械化與自動化等一系列優點，因此在汽車、機械、家用電器、電機、儀表、航空航天、兵器等生產和發展具有十分重要的意義。

　　1.1.1 沖壓在機械制造中的地位及特點

　　沖壓既能夠制造尺寸很小的儀表零件，又能夠制造諸如汽車大梁、壓力容器封頭一類的大型零件；既能夠制造一般尺寸公差等級和形狀的零件，又能夠制造精密（公差在微米級）和復雜形狀的零件。占全世界鋼產60%～70%以上的板材、管材及其他型材，其中大部分經過沖壓制成成品。沖壓在汽車、機械、家用電器、電機、儀表、航空航天、兵器等制造中，具有十分重要的地位。

　　沖壓件重量輕、厚度薄、剛度好。它的尺寸公差是由模具保證的，所以質量穩定，一般不需再經機械切削即可使用。冷沖壓件的金屬組織與力學性能優于原始坯料，表面光滑美觀。冷沖壓件的公差等級和表面狀態優于熱沖壓件。大批量的中、小型零件沖壓生產一般是采用復合模或多工位的連續模。以現代高速多工位壓力機為中心，配置帶料開卷、矯正、成品收集、輸送以及模具庫和快速換模裝置，并利用計算機程序控制，可組成生產率極高的全自動沖壓生產線。采用新型模具材料和各種表面處理技術，改進模具結構，可得到高精度、高壽命的沖壓模具，從而提高沖壓件的質量和降低沖壓件的制造成本。

　　沖壓生產的工藝和設備正在不斷發展，除傳統的使用壓力機和鋼制模具制造沖壓件外，液壓成形以及旋壓成形、超塑成形、爆炸成形、電水成形、電磁成形等各種特種沖壓成形工藝亦迅速發展，把沖壓的技術水平提高到了一個新的高度。特種沖壓成形工藝尤其適合多品種的批量（甚至是數十件）零件的生產。對于普通沖壓工藝，可采用簡易模具、低熔點合金模具、成組模具和沖壓柔性制造系統等，組織多品種的中小批量零件的沖壓加工。

　　總之，沖壓模具有生產率高、加工成本低、材料利用率高、操作簡單、便于實現機械化與自動化等一系列優點。采用沖壓與焊接、膠接等復合工藝，使零件結構更趨合理，加工更為方便，可以用較簡單的工藝制造出更復雜的結構件。

　　1.1.2 現代沖壓加工發展趨勢

　　制造沖壓件用的傳統金屬材料，正逐步被各種復合材料或高分子材料替代。在模具設計與制造中，開發并應用CAD/CAM系統，發展高、新制造技術和模具、裝置等，以適應沖壓產品的更新換代和各種生產批量的要求。

　　推廣應用數控沖壓等設備，進行機械化與自動化的流水線沖壓生產。某些傳統的沖壓加工方法將被液壓成形、旋壓成形、爆炸成形等新穎的技術所取代，產品的沖壓加工趨于更合理、更經濟沖模的核心部分是工作零件，即凸模和凹模。其形狀和尺寸是由沖壓工序的性質決定的。沖裁沖孔落料模的凸、凹模之間間隙很校，并做成鋒利的刃口，以便形成強大的剪切力進行剪切，使坯件與板料分離。在現代化的機加工過程中，消耗于送料的時間損失是組成零件單件加工時間的一部分，它屬于輔助時間。要想提高生產率，減少生產中的輔助時間將是非常重要的一個環節。而要想減少輔助時間，就必須提高生產的自動化程度。自動送料機構就是為實現生產中送料工序自動化而設計的一種專用機構。

　　自動送料機構可將沖壓料或沖壓件經過定向機構，實現定向排列，然后順序地送到機床或工作地點。這在自動化成批大量的生產中顯然是實用的，不但可把操作人員從重復而繁重的勞動中解脫出來，而且對保證安全生產也是一種行之有效的方法。目前，國內擁有大量的沖壓機床，如果能把它們改造成半自動或自動機床，將會充分發揮機床的潛在力量，這是一個具有重大意義的事情，而在機床上安裝自動送料機構，這將大大提高沖壓的生產效率，實現沖壓的完全自動化。

　　1.2 參考文獻綜述

　　沖壓工藝大致可分為分離工序和成形工序（又分彎曲、拉深、成形）兩大類。分離工序是在沖壓過程中使沖壓件與坯料沿一定的輪廓線相互分離，同時沖壓件分離斷面的質量也要滿足一定的要求；成形工序是使沖壓坯料在不破壞的條件下發生塑性變形，并轉化成所要求的成品形狀，同時也應滿足尺寸公差等方面的要求。

　　按照沖壓時的溫度情況有冷沖壓和熱沖壓兩種方式。這取決于材料的強度、塑性、厚度、變形程度以及設備能力等，同時應考慮材料的原始熱處理狀態和最終使用條件。

　　1.冷沖壓金屬在常溫下的加工，一般適用于厚度小于4mm的坯料。優點為不需加熱、無氧化皮，表面質量好，操作方便，費用較低。缺點是有加工硬化現象，嚴重時使金屬失去進一步變形能力。冷沖壓要求坯料的厚度均勻且波動范圍小，表面光潔、無斑、無劃傷等。

　　2.熱沖壓將金屬加熱到一定的溫度范圍的沖壓加工方法。優點為可消除內應力，避免加工硬化，增加材料的塑性，降低變形抗力，減少設備的動力消耗。隨著現代工業的發展，現代沖壓加工的發展趨勢有以下五點：

　　（1）深入研究沖壓變形的基本規律、各種沖壓工藝的變形理論、失穩理論與極限變形程度等；應用有限元、邊界元等技術，對沖壓過程進行數字模擬分析，以預測某一工藝過程中坯料對沖壓的適應性及可能出現的質量問題，從而優化沖壓工藝方案，使塑性變形理論逐步起到對生產過程的直接指導作用。

　　（2）制造沖壓件用的傳統金屬材料，正逐步被高強鋼板、涂敷鍍層鋼板、塑料夾層鋼板和其他復合材料或高分子材料替代。隨著材料科學的發展，加強研究各種新材料的沖壓成形性能，不斷發展和改善沖壓成形技術。

　　（3）在模具設計與制造中，開發并應用計算機輔助設計和制造系統（CAD/CAM），發展高精度、高壽命模具和簡易模具（軟模、低熔點金模具等）制造技術以及通用組合模具、成組模具、快速換模裝置等，以適應沖壓產品的更新換代和各種生產批量的要求。

　　（4）推廣應用數控沖壓設備、沖壓柔性加工系統（FMS）、多工位高速自動沖壓機以及智能機器人送料取件，進行機械化與自動化的流水線沖壓生產。

　　（5）精沖與半精沖、液壓成形、旋壓成形、爆炸成形、電水成形、電磁成形、超塑成形等技術得到不斷發展和應用，某些傳統的沖壓加工方法將被它們所取代，產品的沖壓加工趨于更合理、更經濟。

　　隨著近代工業的發展，以沖模為中心的電子計算機控制全自動沖壓加工系統的研制十分必要。現在已經出現了全自動沖壓加工生產線、沖壓加工中心、全自動落料沖床、自己備有薄板上料和卸料的電子計算機數控轉塔式沖床以及其他自動沖壓系統。這種系統必須配備相應的高質量、高效率的沖模。

　　自動模中的送料、出件等裝置主要由模具本身的運動部分來驅動（一般是上模）。還可以由壓力機的曲軸或滑塊來驅動，也可以由單獨的驅動裝置（如機械、液壓、氣壓等）來驅動。

　　自動模的送料、卸件、出件的動作最大特點是周期性間歇地與沖壓工藝協調進行。實現周期性動作的機構有棘輪機構、槽輪機構、凸輪機構、定向離合器、平面連桿機構等。自動模的自動化裝置就是自動模的驅動裝置通過周期性動作機構使自動化裝置的工作零件產生周期性工作，這就是自動送料機構。

　　本次畢業設計主要完成沖床上自動送料機構的設計。

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