多圆柱嵌件装填工艺和均匀振动物料装置设计

杨志传，王前永，巩兆维，王跃东，刘旭龙

（山东特种工业集团有限公司，山东淄博 255201）

1 引言

上半壳套、下半壳套（见图1）是由数百件圆柱嵌件和塑料注射而成，要求多圆柱嵌件分布均匀。注射前要往上、下半壳套模具里面装入数百片的圆柱嵌件，下半壳套模具上端内孔装入上芯，上半壳套由于中间有孔，其模具除了要装入上芯外还要装入上芯套。原工艺是往模具里面装入圆柱嵌件后，放进半壳套装料简易工装里面，人工敲击振动模具，由于料是圆柱体，流动性差，需要人工数十次甚至上百次的用手锤振动、敲击模具。造成了很多不利后果，一是重新拆开模具再装料，人的疲劳感很快增大，工作效率明显下降；二是有时会造成圆柱嵌件分布不均，注射成型出的半壳套会出现白区，造成不合格品。分析其原因，简易工装只是从上端用挡板挡住芯子组件，用手锤振动、敲击上芯、上芯套时，振动敲击力传给了圆柱嵌件，圆柱嵌件的流动力作用于模具，致使上模往上移动，挤到上挡板上，导致模具很难取出。这种生产方式非常落后，笔者认为一定可以改变这种现状，设计均匀振动物料装置取代人工的生产方式。

图1 壳套

2 改进思路与设计制造均匀振动物料装置

通过对产品图、工艺过程、圆柱嵌件材料流动性等进行深入分析，构思出改进的工艺技术方案[1]。

2.1 压紧装置的设计

为了防止注射模芯子组件窜动、移动，兼顾快捷方便、节省时间，构想凸轮结构加定位机构的压紧装置，利用凸轮的曲线运动轨迹来实现快速方便的压紧芯子组件[2]。计算出合理的凸轮各部尺寸，是设计压紧装置的关键，上芯套高出上模平面15mm，这就要求装置不仅要同时压紧上芯、上模，还要使芯子组件方便快捷装入压紧装置。经过缜密计算，设计出的上半壳套压紧装置凸轮的升程为16mm，方便操作。设计出的上半壳套压紧装置，底板上方固定安装有支座、定位销和支柱；手柄、凸轮通过转轴与压臂相接；压臂，其左侧开有3 个孔，3 个孔从左到右分别安装压杆、中压杆和压杆，右侧开有两个孔，分别通过转轴与支座和凸轮对应的通孔位置相接；注射模芯子组件放置在底板上，通过支座和定位销进行定位，向下翻转手柄，通过凸轮曲线运动，压臂、压杆、中压杆将力传给芯子组件，从而压紧芯子组件，凸轮R3mm、R15mm转到支柱上平面，即锁紧了注射模芯子组件[3]。

2.2 振动装置及整套均匀振动物料装置的设计

注射模芯子组件压紧装置设计好后，就要考虑怎么使芯子组件内腔里面的圆柱嵌件均匀、致密的分布。既要对上芯套敲击使其与上模上端面齐平，又要对芯子组件进行振动，以使圆柱嵌件分布均匀。经过查阅有关资料，选型AH-60 气动锤作为振动源，来实现自动振动、敲击功能，所选AH-60 气动锤振动力为8～15kgf，振动频率3～30Hz。在底板上面加上支架将气动锤固定牢固，通过开关来启停气动锤，对芯子组件进行振动敲击，这构成了振动装置[4]。将振动装置与压紧装置组合起来成为均匀振动物料装置。以上半壳套均匀振动物料装置（见图2）为例，气动锤与压缩空气气源连通，调节好气压，将上半壳套注射模芯子组件放进压紧装置，通过凸轮机构将芯子组件快捷压紧后，开启气动锤，气动锤以每秒15次的频率通过锤头自动敲击上芯套，3s 内振动敲击上芯套到位，向上翻转手柄，取出芯子组件。在调试过程中，气动锤主轴下端的锤头出现了一个问题，原来的锤头材料是采用牌号CrWMn合金钢，在振动敲击过程中，引起上芯套剧烈跳动，并且上芯套不能与上模齐平。分析原因，CrWMn合金钢材质硬度高，上芯套硬度也很高，硬碰硬，引起上芯套跳动。经过分析，锤头采用硬度较低的紫铜，并在下端面开数道窄槽，来缓冲振动[5]。经过试验，有效解决了上芯套跳动的问题，且提高了振动敲击的效率。

图2 上半壳套振动压紧装置

下半壳套均匀振动物料装置，除了锤头不同、压臂不同、没有中压杆，其余部件基本一致，在此就不具体陈述。

3 操作试验对比与效果分析

3.1 改进后的操作试验步骤

改进后的操作步骤如下：

（1）把圆柱嵌件料装入注射模芯子组件内腔，盖上上芯、上芯套。

（2）将芯子组件放进均匀振动物料装置，向下转动手柄，压紧芯子组件，开启气动锤，自动振动敲击模具，使上芯、上芯套到位与芯子组件上端面齐平。

（3）向上转动手柄，松开压紧装置，取出芯子组件。

3.2 效果分析

按前述操作，有以下几个方面优势：

（1）生产效率高：经统计，新技术装配数量每小时超过150个，改进前每小时不超过120个，生产效率提高30%。

（2）疲劳感降低：采用均匀振动物料装置，节省人力，降低人的疲劳感。

（3）生产组织与定额管理：采用新技术，每班的操作人员由4人减为2人，给生产组织与定额管理带来益处。

（4）安全管理：采用新装置后，自动振动敲击模具，消除了不安全隐患。

4 结论

综合以上，经过生产验证，生产效率提高了30%，并提高了产品合格率，降低了生产成本，提高了经济效益，创新成效显著，并且这一技术可作为技术储备，推广应用于其它类似产品。