精冲机工作台自动锁模、监测和控制系统

文/秦志洪·襄阳博亚精工装备股份有限公司

精冲机工作台自动锁模、监测和控制系统

文/秦志洪·襄阳博亚精工装备股份有限公司

精冲机目前被广泛应用于汽车零件制造和复杂精密零件的加工，同时适用于中小批量的精密冲压件的加工。精冲机进行大批量生产，其模具需定期更换和修复；中小批量生产，更换模具的频率更高。而正常状态下，需通过人工拆卸和拧紧螺母来锁紧模具，锁紧力不好控制，更换模具一次需1小时左右；安装模具的劳动强度大；人工操作经常导致模具的对中性差，模具与工作台贴合不好，直接造成模具的寿命缩短，严重时，模具甚至会在工作过程中松动，对操作人员造成人身伤害，存在较大的不安全隐患。

因此有必要对现有的精冲机模具的定位、模具锁模系统及安全性、可靠性进行改进，以提高精冲机的自动化程度，缩短换模时间，降低操作人员的劳动强度，消除设备和人员的不安全隐患，提高设备利用率。

现在介绍一种精冲机工作台自动锁模、监测和控制系统，这也是作者本人的一项发明专利（专利号ZL201210354937.X）。经改造后的精冲机模具结构如图1所示，在精冲机的下工作台和上工作台的台面下，安装传感器来监测模具贴合状态；在精冲机的下工作台和上工作台的台面下，集成锁紧油缸，由锁紧杆来实现锁紧模具的功能；在下工作台的台面下，集成多个支撑滚轮和液压柱塞缸，可实现支撑滚轮的上升和下降；下工作台的台面两侧，安装两排数个滚轮导向，方便模具的灵活推拉；下工作台的后部设计机械死限位，以传感器监测，保证模具安装到位。这样，安装模具的每一个动作，都由传感器或开关来反馈，确保执行动作的准确性。精冲机正常工作中模具位置异常，也由传感器或开关来反馈，保护程序启动，使设备的安全性大大提高。

图1 精冲机上下工作台的结构图

上、下工作台的结构及其功能部件

下工作台

图2 精冲机下工作台俯视图

下工作台的结构组成如图2所示。

在精冲机的下工作台的台面里安装有锁紧缸活塞，锁紧缸活塞的下端面上安装有导向销和弹簧，上部的T形槽安装有下锁紧杆，锁紧缸活塞及其导向销、弹簧和下锁紧杆被压环用紧固件联接在下工作台的台阶孔的台阶面上。

在精冲机的下工作台的台面里还安装有支撑滚轮，在支撑滚轮的下面有一个小柱塞缸，小柱塞被压板和端盖用紧固件联接在下工作台的台阶孔的台阶面上；小柱塞在下部油压的作用下，可上下移动，支撑滚轮随着小柱塞的移动而上下移动。

在精冲机的下工作台的上端面两侧，安装有侧面导向座，侧面导向座用紧固件联接在下工作台的上表面。侧面导向座的内侧有多个凹槽，凹槽里装有滚轮。在精冲机的下工作台的台面里，还安装有数个传感器。

上工作台

上工作台的结构如图3所示。

在精冲机的上工作台的台面里安装有锁紧缸活塞；锁紧缸活塞的上端面上安装有导向销和弹簧，下部的T形槽安装有上锁紧杆，锁紧缸活塞及其导向销、弹簧和上锁紧杆被压环用紧固件联接在上工作台的台阶孔的台阶面上。

图3 精冲机上工作台仰视图及其剖视图

在精冲机的上工作台的台面里，安装有数个传感器。

模具下连接板

图4是模具下连接板的俯视图和主视图，模具下连接板的底面左右分布有两个T形槽。

图4 模具下连接板

模具上连接板

图5是模具上连接板的仰视图和主视图，模具上连接板的顶面左右分布有两个T形槽，且在每个T形槽两端有避空腰槽。

图5 模具上连接板

模具安装顺序

当精冲模具被推入精冲机的下工作台时，模具下连接板的底面与上升到极限的支撑滚轮接触（不与下工作台的上表面接触），模具下连接板的两侧面与滚轮接触，下锁紧杆顺利进入到模具下连接板底面的T形槽里，如图2所示，随着模具被推入工作区，模具下连接板后侧面的方槽与下工作台后部的定位块的凸起接触。定位块用紧固件联接在下工作台上，当定位块的凸起完全进入到方槽里，且模具下连接板后侧面与定位块的凸起两台阶面接触时，安装在定位块里的传感器23和26将同时检测到模具已到位，此时，传感器23和26必须都发讯，才能确认模具被推入到正确的位置，然后精冲机的控制部分（控制电磁阀等），会把小柱塞下部的油压卸掉。当油压完全卸掉后，锁紧缸活塞台阶处开始通入高压液压油，锁紧缸活塞与上锁紧杆、导向销2一起向下移动，弹簧3被压缩，锁紧缸活塞下部的空气通过下工作台里的气道和通气阀排入大气中。上锁紧杆带动模具下连接板一起向下移动，直到模具下连接板底面与下工作台上表面接触，模具才被锁紧到下工作台上。此时，分布在下工作台里的数个传感器，应该都能感应到模具下连接板底面，同时发讯，如果有一个未能发讯，模具的安装程序就不往下执行，且报警提示模具与下工作台未能完全贴合，控制台能显示是哪个传感器未能完全贴合，方便检查和消除故障。

当正确安装完模具下连接板，精冲机的下工作台才能上升，当模具的上连接板上升到与上工作台的底面贴合时，安装在上工作台里的数个传感器均能感应到模具上连接板的底面，且同时发讯，如果有一个未能发讯，模具的安装程序也不往下执行，且报警提示模具上连接板底面与上工作台未能完全贴合，控制台能显示是哪个传感器未能完全贴合，方便检查，直到彻底消除故障。

当正确安装完模具上连接板，四个气缸的气缸杆推动下锁紧杆进入锁紧区域，其中下锁紧杆与气缸杆联接为一体，气缸自带的磁力开关可检测到气缸的动作位置，确保下锁紧杆正确移动到锁紧区域。同时，精冲机控制气缸的电磁阀正确动作，如果下锁紧杆到位，四个气缸的磁力开关都正确发讯，程序进行下一个动作；反之，模具的安装程序不往下执行，且报警提示气缸联接的下锁紧杆未能正确进入锁紧区域，控制台能显示哪个气缸联接的下锁紧杆未能正确进入锁紧区域，方便检查和消除故障。

当下锁紧杆被气缸移动到正确锁紧区域，上工作台的锁紧缸活塞台阶处开始通入高压液压油，锁紧缸活塞与下锁紧杆、导向销一起向上移动，弹簧12被压缩，锁紧缸活塞上部的空气通过上工作台里的气道和通气阀排入大气中，下锁紧杆带动模具上连接板一起向上移动，直到下锁紧杆的锁紧面与模具上连接板的T形槽台阶表面接触，模具才被锁紧到上工作台上。

在锁紧模具的过程中，或模具在正常工作中，如果传感器23、传感器26、传感器15或磁力开关28，之中有一个出现异常，精冲机马上进入设备的保护程序，并且报警提示故障点，最大限度地保护设备的正常安全运行，防止意外事故的发生。

如果是更换模具，动作刚好相反，但是每一步动作执行，都有传感器或磁力开关来反馈，确保每一步动作执行到位和正确，且动作之间有互锁和联动关系。

上工作台和下工作台锁模系统是两个独立的液压回路和控制系统，小柱塞缸的液压系统也是独立的液压回路和控制系统，每个系统中安装有2个以上压力检测装置，一旦压力检测装置检测到锁模系统液压回路中压力不正常，即可激活设备保护程序，且提示报警，控制台能显示是哪个液压回路有故障，方便检查，直到彻底消除故障。

推动气缸的气动系统是一个独立的气动回路和控制系统，系统中安装有2个以上压力检测装置，一旦压力检测装置检测到气动系统回路中压力不正常，即可激活设备保护程序，且提示报警，控制台能显示是哪个气缸有故障，方便检查，直到彻底消除故障。

总结

这套系统加上合适的液压系统、气动系统，可以实现模具的自动更换和锁紧，并监测更换过程，使更换模具的时间大大缩短，真正实现精冲机的高度自动化和智能化。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

⑴模具两侧面有滚轮导向，模具底面有支撑滚轮支撑，不与下工作台接触，使模具实现灵活推拉。

⑵模具后部方槽与后部定位块的凸起定位，为机械定位，精度高，避免安装误差造成模具过早损坏，使精冲模具寿命大大延长，降低单位冲件的模具生产成本。

⑶安装模具的每一个动作，都有传感器或开关来反馈，确保执行动作的准确性，为动作之间互锁和联动提供了可能，大大方便了设备的自动化控制；正常工作中出现的异常也由传感器或开关来反馈，启动保护程序，使设备的安全性大大提高。

⑷由于采用液压系统和气动系统配合，调整速度快，可以降低每批次冲件模具的调整时间，降低生产成本。

⑸有逻辑严密、可靠的软件程序和操作控制系统，使控制和故障检测更加便捷、高效，真正实现精冲机的高度自动化和智能化。