多圓柱嵌件裝填工藝和均勻振動物料裝置設計

楊志傳，王前永，鞏兆維，王躍東，劉旭龍

（山東特種工業集團有限公司，山東淄博 255201）

1 引言

上半殼套、下半殼套（見圖1）是由數百件圓柱嵌件和塑料注射而成，要求多圓柱嵌件分布均勻。注射前要往上、下半殼套模具里面裝入數百片的圓柱嵌件，下半殼套模具上端內孔裝入上芯，上半殼套由于中間有孔，其模具除了要裝入上芯外還要裝入上芯套。原工藝是往模具里面裝入圓柱嵌件后，放進半殼套裝料簡易工裝里面，人工敲擊振動模具，由于料是圓柱體，流動性差，需要人工數十次甚至上百次的用手錘振動、敲擊模具。造成了很多不利后果，一是重新拆開模具再裝料，人的疲勞感很快增大，工作效率明顯下降；二是有時會造成圓柱嵌件分布不均，注射成型出的半殼套會出現白區，造成不合格品。分析其原因，簡易工裝只是從上端用擋板擋住芯子組件，用手錘振動、敲擊上芯、上芯套時，振動敲擊力傳給了圓柱嵌件，圓柱嵌件的流動力作用于模具，致使上模往上移動，擠到上擋板上，導致模具很難取出。這種生產方式非常落后，筆者認為一定可以改變這種現狀，設計均勻振動物料裝置取代人工的生產方式。

圖1 殼套

2 改進思路與設計制造均勻振動物料裝置

通過對產品圖、工藝過程、圓柱嵌件材料流動性等進行深入分析，構思出改進的工藝技術方案[1]。

2.1 壓緊裝置的設計

為了防止注射模芯子組件竄動、移動，兼顧快捷方便、節省時間，構想凸輪結構加定位機構的壓緊裝置，利用凸輪的曲線運動軌跡來實現快速方便的壓緊芯子組件[2]。計算出合理的凸輪各部尺寸，是設計壓緊裝置的關鍵，上芯套高出上模平面15mm，這就要求裝置不僅要同時壓緊上芯、上模，還要使芯子組件方便快捷裝入壓緊裝置。經過縝密計算，設計出的上半殼套壓緊裝置凸輪的升程為16mm，方便操作。設計出的上半殼套壓緊裝置，底板上方固定安裝有支座、定位銷和支柱；手柄、凸輪通過轉軸與壓臂相接；壓臂，其左側開有3 個孔，3 個孔從左到右分別安裝壓桿、中壓桿和壓桿，右側開有兩個孔，分別通過轉軸與支座和凸輪對應的通孔位置相接；注射模芯子組件放置在底板上，通過支座和定位銷進行定位，向下翻轉手柄，通過凸輪曲線運動，壓臂、壓桿、中壓桿將力傳給芯子組件，從而壓緊芯子組件，凸輪R3mm、R15mm轉到支柱上平面，即鎖緊了注射模芯子組件[3]。

2.2 振動裝置及整套均勻振動物料裝置的設計

注射模芯子組件壓緊裝置設計好后，就要考慮怎么使芯子組件內腔里面的圓柱嵌件均勻、致密的分布。既要對上芯套敲擊使其與上模上端面齊平，又要對芯子組件進行振動，以使圓柱嵌件分布均勻。經過查閱有關資料，選型AH-60 氣動錘作為振動源，來實現自動振動、敲擊功能，所選AH-60 氣動錘振動力為8～15kgf，振動頻率3～30Hz。在底板上面加上支架將氣動錘固定牢固，通過開關來啟停氣動錘，對芯子組件進行振動敲擊，這構成了振動裝置[4]。將振動裝置與壓緊裝置組合起來成為均勻振動物料裝置。以上半殼套均勻振動物料裝置（見圖2）為例，氣動錘與壓縮空氣氣源連通，調節好氣壓，將上半殼套注射模芯子組件放進壓緊裝置，通過凸輪機構將芯子組件快捷壓緊后，開啟氣動錘，氣動錘以每秒15次的頻率通過錘頭自動敲擊上芯套，3s 內振動敲擊上芯套到位，向上翻轉手柄，取出芯子組件。在調試過程中，氣動錘主軸下端的錘頭出現了一個問題，原來的錘頭材料是采用牌號CrWMn合金鋼，在振動敲擊過程中，引起上芯套劇烈跳動，并且上芯套不能與上模齊平。分析原因，CrWMn合金鋼材質硬度高，上芯套硬度也很高，硬碰硬，引起上芯套跳動。經過分析，錘頭采用硬度較低的紫銅，并在下端面開數道窄槽，來緩沖振動[5]。經過試驗，有效解決了上芯套跳動的問題，且提高了振動敲擊的效率。

圖2 上半殼套振動壓緊裝置

下半殼套均勻振動物料裝置，除了錘頭不同、壓臂不同、沒有中壓桿，其余部件基本一致，在此就不具體陳述。

3 操作試驗對比與效果分析

3.1 改進后的操作試驗步驟

改進后的操作步驟如下：

（1）把圓柱嵌件料裝入注射模芯子組件內腔，蓋上上芯、上芯套。

（2）將芯子組件放進均勻振動物料裝置，向下轉動手柄，壓緊芯子組件，開啟氣動錘，自動振動敲擊模具，使上芯、上芯套到位與芯子組件上端面齊平。

（3）向上轉動手柄，松開壓緊裝置，取出芯子組件。

3.2 效果分析

按前述操作，有以下幾個方面優勢：

（1）生產效率高：經統計，新技術裝配數量每小時超過150個，改進前每小時不超過120個，生產效率提高30%。

（2）疲勞感降低：采用均勻振動物料裝置，節省人力，降低人的疲勞感。

（3）生產組織與定額管理：采用新技術，每班的操作人員由4人減為2人，給生產組織與定額管理帶來益處。

（4）安全管理：采用新裝置后，自動振動敲擊模具，消除了不安全隱患。

4 結論

綜合以上，經過生產驗證，生產效率提高了30%，并提高了產品合格率，降低了生產成本，提高了經濟效益，創新成效顯著，并且這一技術可作為技術儲備，推廣應用于其它類似產品。