冲床自动送料机构设计

陈晓斌，段海峰

（华南理工大学 广州学院，广东 广州 510800）

在冷冲压生产过程中，在冲模或冲压设备上采用各种机械装置，代替人工完成冲压生产，称为冲压生产机械化与自动化。

在一个冲压作业循环中，从送料、起动、压力机行程作业、卸件这4个环节中，压力机滑块一个行程的时间，只占一个作业循环时间的10%～25%，压力机空运转时间占90%～75%，与冲压作业类别、模具结构、冲压材料状况、工人操作的熟练程度有关。

冲压过程的自动化，是提高冲压生产率，保证安全生产的根本途径，其意义在于：改善了劳动条件，减轻工人的体力劳动；提高了劳动生产效率；提高了冲床的利用率，从而节约了电力，降低了成本；保证了生产安全，用机械代替了人工，使操作者双手脱离开冲床工作危险区；降低了工时的消耗，延长了冲模的使用寿命，减少了坯件堆放面积。

1 冲压自动送料机构的分类

目前，冲压自动送料机构有很多种方式进行实现。其中可分为以下几大类：

（1）数控送料机构。此送料机构通过数控的控制，可以实现多方位的送料，可以实现多种送料形式以及复杂的送料行程。

（2）电气送料机构。此送料机构，是通过额外的动力源来进行送料功能的实现。

（3）机械送料机构。是通过压力机本身的动力，可以通过上模的上下运动的动力，也可以通过转轴的动力，来实现送料的功能。

数控送料和电气送料，虽然其送料精度高，送料平稳、快捷，但其控制系统设计复杂，成本高，不适合本设计。所以选用机械送料机构。

2 冲压的零件

冲压成品为条形元件，材料为不锈钢，如图1所示。因为零件未有标注公差，查手册，按IT10精度，标准公差带为160 μm。

图1 冲压成品图

零件属于大批生产，工艺性较好。考虑节省材料，排样图如图2所示。

图2 排样图

冲压过程图如图3所示。

图3 冲压过程

3 冲压送料机构方案的设计

自动送料装置，按送进材料的形式，分为送料装置与上件装置两类。本设计属于送料装置。

常见送料机构形式有5种：一为钩式送料机构，二为凸轮钳式送料机构，三为杠杆送料机构，四为夹持送料机构，五为辊轴送料机构。

由于本设计所用的毛坯件厚度比较薄，不在前三种送料方案所适用的材料厚度范围内，第四种和第五种方案适用。

将第四种与第五种方案进行比较，发现前者需要采用斜楔带动加料爪和滑板运动，在送料过程中振动会比较大，从而影响到送料精度；而后者是使用辊轴送料，过程更为平稳，因而，送料精度也较有保障。综合考虑各种因素以后决定采用双辊送料机构。

图4 工作原理图

工作原理：辊轴1和2固定在压力机工作台上，通过偏心轮7，连杆8和单向机构5等驱动下辊轴2作周期性的转动，按照一定速度间歇地把条料送进。上辊轴1除转动外，可以竖向移动，送料时，弹簧6的力量紧紧压在条料和下辊轴上。当插入条料时，用特备的手柄将上辊抬起。值得注意的是，在冲压开始之前，借助于装在冲头支臂上的调节螺钉4和杠杆3把上辊抬起，使压在两辊轴之间的条料松开，这样，可以避免在条料上张力的影响下损坏模具。同时，也有利于用定位销将条料精确定位和有利于对条料进行拉紧。

单面滚轴式送料机构结构图，如图5所示。

图5 单面滚轴式送料机构结构图

需要说明的是，自动送料机构与压力机之间所用的曲柄摇杆机构，杆的长度均为可调，另外，曲柄联接处有偏心调剂盘可调偏心距。

4 冲压送料机构的总体设计

综合各个零件的设计，装配上箱体，箱底，材料皆用Q235。

总装配如图6所示。

图6 冲压送料送料机构总装配图

由于此机构的辊子长度为100 mm，因此，适用于条料宽度为80 mm以下的条料。辊子直径为100 mm。由于与离合器相接的摇杆的摆动角度最大为90°，因此，通过计算得知，此送料机构的步距最大为78 mm。

综上所述，此送料机构的适用范围为条料宽度不超过80 mm，步距不超过78 mm的任何薄料冲压送料。

5 冲压送料机构的润滑与密封

（1）润滑。润滑是摩擦学研究的重要内容。改善摩擦副的摩擦状态，以降低摩擦阻力，减缓磨损的技术措施，一般通过润滑剂来达到润滑的目的。本设计中的齿轮采用脂润滑，每隔10个工作日手工加一次脂，从而经常保持齿面的清洁。润滑脂采用钙基润滑脂中的2号，它具有抗水性好等优点，环境适用性强。

轴承润滑采用黄油润滑，每隔8个工作日，用手工机枪加一次油，保持轴承良好的工作特性。

（2）密封。密封技术被广泛应用于机械设备和管道连接中。其目的是为了防止在不同压力、温度、工作介质等条件下，使各个空间隔开，防止外来介质侵入和工作介质流出。由于种种原因，许多设备往往达不到密封要求，造成泄漏。

本设计中的密封，主要是轴承的密封，主要使用毡圈密封的形式密封，防止灰尘进入轴承内部，使轴承保持清洁。

毡圈密封因其结构简单、价格便宜而广泛使用在轴承密封领域内，其密封效果是靠矩形毡圈安装于梯形槽所产生的径向压力来实现的。

6 结束语

本次设计任务的主要内容，是完成冲压送料机构的设计。对本送料机构中的压紧机构、杠杆抬辊机构等重要机构的用途及功能，进行了介绍，并且进行了设计，可以实现在冲压过程中自动送料功能。

[1]何庭蕙，黄小清，陆丽芳.工程力学[M].广州：华南理工大学出版社，2007.

[2]成大先.机械设计手册（第1卷）[M].北京：化学工业出版社，2009.

[3]成大先.机械设计手册（第2卷）[M].北京：化学工业出版社，2009.

[4]吴昌林，汪建晓.机械设计[M].武汉：华中科技大学出版社，2006.

[5]姜奎华.冲压工艺与模具设计[M].北京：机械工业出版社，2002.