Z形沖壓件自動攻絲機結構設計

黃 波 顏 鵬 涂 琴

（常州信息職業技術學院，常州 213164）

該Z形薄板沖壓件質量輕、形狀復雜，內部有一個直徑10 mm、高4.2 mm的內螺紋孔，定位精度要求為一般。如果采用沖壓模具的模內沖壓、攻絲一體化方式，對沖壓模具開發要求較高。考慮技術和經濟等因素，采用傳統攻絲機較容易加工螺絲孔，且能夠保證定位精度。本文的自動化攻絲設備是在攻絲機構的基礎上加上自動化運料和定位機構，可降低勞動強度，提高工作效率，避免操作風險與誤差[1-2]。待攻絲坯料如圖1所示。

圖1 待攻絲坯料

1 Z形件自動攻絲機原理及整體結構

1.1 原理

該系統由振動盤整理排序后上料至送料軌道，根據其上的傳感器檢測反饋信號并控制坯料的移速與暫停動作。坯料到位后，經固定裝夾后，攻絲用電機受氣缸驅動對坯料攻絲。結束后，制件被解除裝夾繼續前行，由漏料口移出設備。整個過程由PLC控制電機與氣缸，攻絲定位準確，各機構響應速度快，控制精度高。

1.2 設備總體結構

Z形薄板零件自動攻絲機總體結構如圖2所示。自動化攻絲機包含送料、上料、定位、攻絲以及下料等機構，多處涉及到電氣控制元件。為便于說明，本文將按照各機構設計介紹機械傳動和氣動的組合工作過程[3]。

圖2 總體結構示意圖

2 攻絲機機械結構與性能特點

2.1 上料與送料機構

圖3為設備上料機構。圖3中的振動盤1將坯料進行排序后，通過出料口2進入如圖4所示的送料軌道機構[4]。

圖3 Z形薄板零件上料機構結構示意圖

圖4 送料機構結構示意圖

如圖4所示，送料軌道1與圖3中的出料口2對接。坯料從圖3中的出料口進入到送料軌道，當送料軌道正上方的傳感器檢測到正下方有坯料進入時，會將信號反饋給設備控制系統。控制系統驅動直線振動器3開始工作，繼續向前傳送坯料。此外，由于坯料壁厚較薄且形狀不規則，在通過送料軌道時易發生疊料問題。通過傳感器控制坯料在送料軌道的移動速度，可有效防止后方坯料堆疊造成停機。當坯料運動到氣缸4正下方時，支架5上方的傳感器檢測到有3個坯料經過，將信號反饋給設備控制系統[5]。控制系統驅動氣缸下壓阻止后方坯料繼續前移，同時直線振動器停止工作。安裝在送料導軌上的坯料擋板6、7的形狀限制了坯料空間，起坯料定向的作用，可有效防止坯料堆疊。傳感器與擋板的雙重作用，可保證坯料平穩運動到工作區域，避免送料過程中出現卡料和堆料情況。

2.2 定位機構和攻絲機構

如圖5所示，滑塊1上安裝的電機2隨滑塊在滑塊軌道3里上下滑動，氣缸4內的活塞桿與彈簧氣桿6通過氣缸自鎖連接螺母相連。彈簧氣桿被固定塊5固定在滑塊上，則電機2在垂直設備臺面方向的工作行程（即攻絲深度）可由氣缸控制。

圖5 工作電機機構結構示意圖

如圖6所示，當坯料從送料機構結構（圖4）的送料軌道進入工作臺1時，氣缸6推動物塊5水平移動，物塊推動固定塊3抵住坯料側面將其固定，防止攻絲時因坯料錯位而產生位置偏移。

圖6 工作機構結構示意圖

電機（如圖5中的2所示）開始加載，裝夾到電機主軸快換接口上的攻絲夾頭夾持絲錐，并受長圓形槽2限位對坯料進行攻絲。物塊在運動過程中受氣缸沖擊，設置緩沖彈簧4，以減少磨損，提高使用壽命。

2.3 下料機構

如圖7所示，攻絲結束后，氣缸（如圖6中的6所示）帶動固定塊（如圖6中的3所示）回到原位，取消對已攻絲制件的位置限制。

圖7 下料機構結構示意圖

帶導桿氣缸5推動底盤4，底盤帶動直角桌面3和出料槽2（出料槽固定在矩形臺面上）在直線導軌1上滑動，直至矩形臺面的漏料口到達已攻絲坯料的前方。同時，已攻絲坯料在下一個坯料的推動下繼續向漏料口處移動，受重力下落至出料槽中。氣缸推動底盤以及附在上面的矩形臺面、出料槽回到初始位置，準備下一次下料。

3 結語

Z形薄板零件攻絲的全自動化專機僅需將工件倒入振動盤中即可自動送入設備完成攻絲，單個制件加工時間僅需數秒鐘，可完全代替人工，實現批量化生產。該攻絲機已申請專利，設備也開始在車間制造調試。攻絲機投入使用后能夠完全滿足制件的生產要求，保證產品質量，大大提高了生產效率與經濟效益。