基于沖壓機構的氣動控制實驗臺設計

浦玉香，馬 原

（蘇州托普信息職業技術學院，江蘇 昆山 215300）

近年在自動化生產線中，采用專用的機器人和機械手來裝卸零件、傳送零件、分揀工件及入庫碼垛工作得到了廣泛的應用。氣動控制回路，由于具有清潔、反應快、氣動元件價格低、制作方便等特點，引起了各種企業的高度重視。為了提高生產效率，不斷提出新思維和完善自動化技術。。作為高職院校更要跟上時代的腳步，掌握新技術。結合我校的實際情況，自主研發設計適合我校學生的實驗臺，這里主要以沖壓機構的工作為例介紹實驗臺的設計思路。

沖壓是一種常用的鈑金件加工成形方法，沖壓件具有剛性好、質量輕便、性能穩定的特點，所以沖壓機構被廣泛應用，但其危險系數也相當大，每年都有上千例事故發生。就我校的實際情況，學校專門開設了沖壓模具實訓，通過兩個月的實訓，學生做出來的模具要進行可行性和精度的檢驗和調試，這就需要具有沖壓機構最好實現自動送料。對于自動化專業學生而言，需要真實的工作環境來驗證PLC程序及傳感器的實際應用。為了能夠讓學生把所學的知識運用的實際生產中來并且能夠有所創新，所以設計該實驗臺，在設計的過程中注重氣動元件、PLC及傳感檢測元件的應用，機械部分的受力沒有經過嚴格計算，沖壓材料主要選擇硬紙板。

（1）臺面及機械本體設計：選擇鋁材T型槽臺面，有利于方便元器件固定在實驗臺面。臺面大小600mm*600mm,高度800mm，方便放置和搬運。沖壓機構選擇小型壓力，動力源選擇旋轉式氣缸或者電動機都可以實現。組裝過程中要將壓力設備、電氣元件，氣動元件，全部放在一個小小的試驗臺上，方便操作、觀察和研究。

（2）送料機構設計：如圖1所示

注重氣動的應用，把料筒和送料槽分開，中間通過真空吸盤5運輸，真空吸盤的動作通過旋轉氣缸7實現，送料槽上的物料通過直動氣缸9推到凹模并對其定位， 加工完成后的廢料，選擇氣吹式卸料方法將廢料直接吹走。在這里安裝三個光傳感器，分別用于檢測料筒，送料帶及凹模上是否有物料，氣缸分別安裝磁傳感器檢測氣缸動作。這個實驗臺，能夠完成真空吸盤、氣吹、旋轉氣缸，直動氣缸的控制驗。其中各零部件的固定根據需求自己設計，為了維護和維修方便盡量選擇標準件。在實驗的過程中機械零部件可以根據任務要求任意組裝，以達到實驗的靈活性。

（3）傳感器及電氣控制部分設計：氣動電磁閥選擇三個三位五通閥分別控制真空吸盤、氣吹和送料氣缸9，三個兩位五通閥兩個旋轉氣缸和壓料氣缸4，整個設備可采用順序的工作過程，通過光電傳感器檢測料筒是否有物料，只有料筒上有物料真空吸盤才有機會工作，真空吸盤工作2S后，旋轉氣缸動作將物料送至送料帶上，吸盤將物料放到送料帶上之后通過光電傳感10器檢測物料是否在指定位置，氣缸9將物料推至凹模并長時間停留在原位，同時起到定位的作用，當光電傳感器11接受到凹模上物料信號時，定位氣缸4動作對坯料定位，定位完成后沖壓氣缸工作，實現對零件沖壓，之后定位氣缸退回。沖壓的廢料沖下面直接落到框里，氣吹吹出硬紙板廢料，這樣一個工作循環就完工了。要進入下一工作循環必須滿足送料帶及凹模上都沒有坯料的前提下才能進行，這個檢查有光電傳感器完成。

（4）PLC程序應用：PLC程序相對靈活，通過程序可以實現整個流程的動作，也可以實現局部的機構運行，實驗過程老師可以指定任務學生也可以自由發揮。可以實現順序工作也可以有所創新提高設備的生產效率。

本項目是根據教學的需求來設計的，整個過程中老師主導，學生參與設計、加工、組裝及調試，設備非常直觀易懂。通過該實驗臺可完成沖壓模具、氣動控制、傳感器與檢測、PLC及總線技術等相關課程的實驗和創新，同時對系統調試、設故障分析、系統運行等所遇到的一些常見故障以及排除方法技巧等一系列問題進行了研究。

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