ABS模具產品專用沖孔設備的研制

王凱文

（四川交通職業技術學院 軌道交通工程系，四川 成都 611130）

0 引言

隨著制造行業的快速發展，對產品質量的要求越來越高，同時對工人的技術素質要求也逐步提高［1］。為了控制產品的質量，降低生產成本，設計并制造能夠滿足特殊生產需要的專用設備的重要性越來越突出。

為了降低模具成本，將ABS模具產品孔的加工過程安排在模具產品成形之后，采用普通的鉆孔方法容易造成孔周邊材料發生熱塑性變形，影響產品外觀和質量，為此研制了一種用于ABS模具產品沖孔的專用設備。

1 ABS模具產品專用沖孔設備結構設計

圖1為ABS模具產品專用沖孔設備整體結構，主要由取送料機構、沖孔壓力機構、行程檢測裝置及孔位調節限制裝置、控制系統（圖1中未示出）等組成。通過更換沖孔模具，可以實現一機多用［2］。

1.1 取送料機構

取送料機構如圖2所示。取送料過程通過送料氣缸控制，初始狀態時，氣缸伸出，將待沖孔產品放置于送料板上之后，啟動設備，氣缸收回，送料板帶動工件向右移動到沖孔位置。來料位移傳感器用來檢測送料板是否到位。

1.2 沖孔壓力機構

沖孔壓力機構如圖3所示。氣液增壓缸利用壓縮空氣的壓力快速推動缸桿到位后，再利用液壓增加壓力后達到沖壓的目的［3］。通過對氣液缸的預壓和增壓過程進行控制，實現從壓緊工件到沖孔的完整過程。壓板及模具彈簧的設置可以使工件在沖孔前緊壓在模具托盤上，以免沖孔時工件發生移動，影響沖孔質量。

圖1 ABS模具產品專用沖孔設備整體結構

圖2 取送料機構

圖3 沖孔壓力機構

1.3 行程檢測裝置

行程檢測裝置如圖4所示，通過沖孔壓力機構上的3個接近位移傳感器及來料位移傳感器共同檢測設備各個機構的工作狀態，并將其狀態信息送至PLC中，實現沖孔的過程控制。

1.4 孔位調節限制裝置

根據模具產品要求需要調節沖孔位置時，可通過調整限位塊安裝位置來實現。限位塊上安裝有液壓緩沖器，可緩沖送料機構運動的沖擊，機械限位螺栓可小幅度調節沖孔位置，同時在限位塊上還安裝有檢測來料到位的來料位移傳感器。

2 工作過程分析

ABS模具產品專用沖孔設備工作過程如下：①檢查設備狀態并開機，控制程序自檢；②放置待加工件于模具托盤上，觸發啟動按鈕，設備自動將工件送至沖孔位置；③氣液缸控制沖孔壓力機構下降，壓板將工件緊壓在模具托盤上；④沖孔壓力機構繼續下降觸發傳感器，此時氣液缸開始增壓，沖頭下移并沖孔；⑤沖孔結束后，氣液缸增壓行程先恢復，壓板與工件及模具托盤保持壓力接觸，沖頭上升，觸發位移傳感器后，預壓行程恢復，同時沖孔壓力機構整體上移至初始位置；⑥送料氣缸接收到信號，氣缸桿伸出，驅動送料板向后移動，退回到送料初始位置。

圖4 行程檢測裝置

3 控制系統設計

該設備通過各個檢測傳感器獲得工作狀態信號，并通過觸發相應按鈕開關由PLC將各個信號轉換成指令控制電磁閥動作，從而實現氣缸和氣液增壓缸的順序動作，完成送料、沖孔、恢復的作業過程。

3.1 孔位調節限制裝置

該設備具有手動和自動兩種工作模式，手動工作模式下主要進行斷電調試［4］，驗證送料機構動作、沖孔壓力機構的沖頭與模具相對位置、氣液增壓缸預壓行程和增壓行程的壓力等，調試完成之后即可通電正常運行。

采用三菱FX1S-14MR繼電器型PLC進行控制，通過電磁閥Y3、Y4、Y5分別控制氣液缸預壓行程、增壓行程和送料氣缸動作；通過位移傳感器X2、X4、X5、X6、X7檢測送料氣缸及增壓缸行程位置狀態。電氣控制流程如圖5所示。

3.2 氣動系統設計

氣動控制原理如圖6所示。根據沖孔設備的結構設計，合理選用氣液增壓缸的壓力、行程，確定氣液增壓缸的型號［5］。預壓采用三位五通電磁閥DT1控制，可以利用中位實現寸動，便于調試。增壓采用二位五通電磁閥DT2控制，在氣路設計時使電磁閥常態位對應氣液增壓缸恢復狀態。送料氣缸用二位五通電磁閥DT3控制，且保證常態位時送料氣缸活塞桿處于伸出狀態［6－7］。沖孔時，氣液增壓缸首先進行預壓，P4口進氣且P1口排氣，預壓完畢后，P3口進氣且P2口排氣，進行增壓，完成一個動作之后，P1口、P2口進氣，P3口、P4口排氣，氣液增壓缸恢復。因此控制P4口、P1口的進或排氣，可控制預壓的執行或恢復；控制P2口、P3口的進或排氣，控制增壓的執行或恢復。

4 結語

采用該設備在進行ABS模具產品沖孔時，可以很好地保證沖孔質量，同時提高了工作效率，解決了人工鉆孔方式引起的產品質量不穩定及工作效率低等問題，投入使用后效果良好。

圖5 電氣控制流程

圖6 氣動控制原理