精沖機工作臺自動鎖模、監測和控制系統

文/秦志洪·襄陽博亞精工裝備股份有限公司

精沖機工作臺自動鎖模、監測和控制系統

文/秦志洪·襄陽博亞精工裝備股份有限公司

精沖機目前被廣泛應用于汽車零件制造和復雜精密零件的加工，同時適用于中小批量的精密沖壓件的加工。精沖機進行大批量生產，其模具需定期更換和修復；中小批量生產，更換模具的頻率更高。而正常狀態下，需通過人工拆卸和擰緊螺母來鎖緊模具，鎖緊力不好控制，更換模具一次需1小時左右；安裝模具的勞動強度大；人工操作經常導致模具的對中性差，模具與工作臺貼合不好，直接造成模具的壽命縮短，嚴重時，模具甚至會在工作過程中松動，對操作人員造成人身傷害，存在較大的不安全隱患。

因此有必要對現有的精沖機模具的定位、模具鎖模系統及安全性、可靠性進行改進，以提高精沖機的自動化程度，縮短換模時間，降低操作人員的勞動強度，消除設備和人員的不安全隱患，提高設備利用率。

現在介紹一種精沖機工作臺自動鎖模、監測和控制系統，這也是作者本人的一項發明專利（專利號ZL201210354937.X）。經改造后的精沖機模具結構如圖1所示，在精沖機的下工作臺和上工作臺的臺面下，安裝傳感器來監測模具貼合狀態；在精沖機的下工作臺和上工作臺的臺面下，集成鎖緊油缸，由鎖緊桿來實現鎖緊模具的功能；在下工作臺的臺面下，集成多個支撐滾輪和液壓柱塞缸，可實現支撐滾輪的上升和下降；下工作臺的臺面兩側，安裝兩排數個滾輪導向，方便模具的靈活推拉；下工作臺的后部設計機械死限位，以傳感器監測，保證模具安裝到位。這樣，安裝模具的每一個動作，都由傳感器或開關來反饋，確保執行動作的準確性。精沖機正常工作中模具位置異常，也由傳感器或開關來反饋，保護程序啟動，使設備的安全性大大提高。

圖1 精沖機上下工作臺的結構圖

上、下工作臺的結構及其功能部件

下工作臺

圖2 精沖機下工作臺俯視圖

下工作臺的結構組成如圖2所示。

在精沖機的下工作臺的臺面里安裝有鎖緊缸活塞，鎖緊缸活塞的下端面上安裝有導向銷和彈簧，上部的T形槽安裝有下鎖緊桿，鎖緊缸活塞及其導向銷、彈簧和下鎖緊桿被壓環用緊固件聯接在下工作臺的臺階孔的臺階面上。

在精沖機的下工作臺的臺面里還安裝有支撐滾輪，在支撐滾輪的下面有一個小柱塞缸，小柱塞被壓板和端蓋用緊固件聯接在下工作臺的臺階孔的臺階面上；小柱塞在下部油壓的作用下，可上下移動，支撐滾輪隨著小柱塞的移動而上下移動。

在精沖機的下工作臺的上端面兩側，安裝有側面導向座，側面導向座用緊固件聯接在下工作臺的上表面。側面導向座的內側有多個凹槽，凹槽里裝有滾輪。在精沖機的下工作臺的臺面里，還安裝有數個傳感器。

上工作臺

上工作臺的結構如圖3所示。

在精沖機的上工作臺的臺面里安裝有鎖緊缸活塞；鎖緊缸活塞的上端面上安裝有導向銷和彈簧，下部的T形槽安裝有上鎖緊桿，鎖緊缸活塞及其導向銷、彈簧和上鎖緊桿被壓環用緊固件聯接在上工作臺的臺階孔的臺階面上。

圖3 精沖機上工作臺仰視圖及其剖視圖

在精沖機的上工作臺的臺面里，安裝有數個傳感器。

模具下連接板

圖4是模具下連接板的俯視圖和主視圖，模具下連接板的底面左右分布有兩個T形槽。

圖4 模具下連接板

模具上連接板

圖5是模具上連接板的仰視圖和主視圖，模具上連接板的頂面左右分布有兩個T形槽，且在每個T形槽兩端有避空腰槽。

圖5 模具上連接板

模具安裝順序

當精沖模具被推入精沖機的下工作臺時，模具下連接板的底面與上升到極限的支撐滾輪接觸（不與下工作臺的上表面接觸），模具下連接板的兩側面與滾輪接觸，下鎖緊桿順利進入到模具下連接板底面的T形槽里，如圖2所示，隨著模具被推入工作區，模具下連接板后側面的方槽與下工作臺后部的定位塊的凸起接觸。定位塊用緊固件聯接在下工作臺上，當定位塊的凸起完全進入到方槽里，且模具下連接板后側面與定位塊的凸起兩臺階面接觸時，安裝在定位塊里的傳感器23和26將同時檢測到模具已到位，此時，傳感器23和26必須都發訊，才能確認模具被推入到正確的位置，然后精沖機的控制部分（控制電磁閥等），會把小柱塞下部的油壓卸掉。當油壓完全卸掉后，鎖緊缸活塞臺階處開始通入高壓液壓油，鎖緊缸活塞與上鎖緊桿、導向銷2一起向下移動，彈簧3被壓縮，鎖緊缸活塞下部的空氣通過下工作臺里的氣道和通氣閥排入大氣中。上鎖緊桿帶動模具下連接板一起向下移動，直到模具下連接板底面與下工作臺上表面接觸，模具才被鎖緊到下工作臺上。此時，分布在下工作臺里的數個傳感器，應該都能感應到模具下連接板底面，同時發訊，如果有一個未能發訊，模具的安裝程序就不往下執行，且報警提示模具與下工作臺未能完全貼合，控制臺能顯示是哪個傳感器未能完全貼合，方便檢查和消除故障。

當正確安裝完模具下連接板，精沖機的下工作臺才能上升，當模具的上連接板上升到與上工作臺的底面貼合時，安裝在上工作臺里的數個傳感器均能感應到模具上連接板的底面，且同時發訊，如果有一個未能發訊，模具的安裝程序也不往下執行，且報警提示模具上連接板底面與上工作臺未能完全貼合，控制臺能顯示是哪個傳感器未能完全貼合，方便檢查，直到徹底消除故障。

當正確安裝完模具上連接板，四個氣缸的氣缸桿推動下鎖緊桿進入鎖緊區域，其中下鎖緊桿與氣缸桿聯接為一體，氣缸自帶的磁力開關可檢測到氣缸的動作位置，確保下鎖緊桿正確移動到鎖緊區域。同時，精沖機控制氣缸的電磁閥正確動作，如果下鎖緊桿到位，四個氣缸的磁力開關都正確發訊，程序進行下一個動作；反之，模具的安裝程序不往下執行，且報警提示氣缸聯接的下鎖緊桿未能正確進入鎖緊區域，控制臺能顯示哪個氣缸聯接的下鎖緊桿未能正確進入鎖緊區域，方便檢查和消除故障。

當下鎖緊桿被氣缸移動到正確鎖緊區域，上工作臺的鎖緊缸活塞臺階處開始通入高壓液壓油，鎖緊缸活塞與下鎖緊桿、導向銷一起向上移動，彈簧12被壓縮，鎖緊缸活塞上部的空氣通過上工作臺里的氣道和通氣閥排入大氣中，下鎖緊桿帶動模具上連接板一起向上移動，直到下鎖緊桿的鎖緊面與模具上連接板的T形槽臺階表面接觸，模具才被鎖緊到上工作臺上。

在鎖緊模具的過程中，或模具在正常工作中，如果傳感器23、傳感器26、傳感器15或磁力開關28，之中有一個出現異常，精沖機馬上進入設備的保護程序，并且報警提示故障點，最大限度地保護設備的正常安全運行，防止意外事故的發生。

如果是更換模具，動作剛好相反，但是每一步動作執行，都有傳感器或磁力開關來反饋，確保每一步動作執行到位和正確，且動作之間有互鎖和聯動關系。

上工作臺和下工作臺鎖模系統是兩個獨立的液壓回路和控制系統，小柱塞缸的液壓系統也是獨立的液壓回路和控制系統，每個系統中安裝有2個以上壓力檢測裝置，一旦壓力檢測裝置檢測到鎖模系統液壓回路中壓力不正常，即可激活設備保護程序，且提示報警，控制臺能顯示是哪個液壓回路有故障，方便檢查，直到徹底消除故障。

推動氣缸的氣動系統是一個獨立的氣動回路和控制系統，系統中安裝有2個以上壓力檢測裝置，一旦壓力檢測裝置檢測到氣動系統回路中壓力不正常，即可激活設備保護程序，且提示報警，控制臺能顯示是哪個氣缸有故障，方便檢查，直到徹底消除故障。

總結

這套系統加上合適的液壓系統、氣動系統，可以實現模具的自動更換和鎖緊，并監測更換過程，使更換模具的時間大大縮短，真正實現精沖機的高度自動化和智能化。

本發明與現有技術相比，具有以下優點：

⑴模具兩側面有滾輪導向，模具底面有支撐滾輪支撐，不與下工作臺接觸，使模具實現靈活推拉。

⑵模具后部方槽與后部定位塊的凸起定位，為機械定位，精度高，避免安裝誤差造成模具過早損壞，使精沖模具壽命大大延長，降低單位沖件的模具生產成本。

⑶安裝模具的每一個動作，都有傳感器或開關來反饋，確保執行動作的準確性，為動作之間互鎖和聯動提供了可能，大大方便了設備的自動化控制；正常工作中出現的異常也由傳感器或開關來反饋，啟動保護程序，使設備的安全性大大提高。

⑷由于采用液壓系統和氣動系統配合，調整速度快，可以降低每批次沖件模具的調整時間，降低生產成本。

⑸有邏輯嚴密、可靠的軟件程序和操作控制系統，使控制和故障檢測更加便捷、高效，真正實現精沖機的高度自動化和智能化。