空調(diào)翅片用精密高速伺服數(shù)控沖床輔助機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)*

龍曉斌，李志偉，夏琴香，龍 川（.中山市奧美森工業(yè)有限公司，廣東中山 58455；.華南理工大學(xué)機(jī)械與汽車(chē)工程學(xué)院，廣東廣州 5064）

空調(diào)翅片用精密高速伺服數(shù)控沖床輔助機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)*

龍曉斌1，李志偉2，夏琴香2，龍 川1
（1.中山市奧美森工業(yè)有限公司，廣東中山 528455；2.華南理工大學(xué)機(jī)械與汽車(chē)工程學(xué)院，廣東廣州 510641）

為了實(shí)現(xiàn)翅片高速?zèng)_壓的自動(dòng)化要求，設(shè)計(jì)了一套精密高速伺服數(shù)控沖床輔助機(jī)構(gòu)。重點(diǎn)介紹了輔助機(jī)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)及開(kāi)卷、浸油、送料、拉料、吸附和集料等裝置的設(shè)計(jì)。通過(guò)分析懸臂式結(jié)構(gòu)和開(kāi)卷張力形成特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出由減速電機(jī)、開(kāi)卷滾筒和裝料軸組成的開(kāi)卷裝置；為滿(mǎn)足鋁箔上油和去除多余油料的要求，設(shè)計(jì)出一款由輥軸和毛氈組成的浸油裝置；為滿(mǎn)足沖壓初期送料要求，對(duì)輥軸送料精度進(jìn)行分析后設(shè)計(jì)出由空心輥軸、伺服電機(jī)和氣缸組成的送料裝置；為了滿(mǎn)足能夠沖壓不同翅片要求及避免鋁箔涂油后由于粘連現(xiàn)象不利于送料的情況，設(shè)計(jì)了一個(gè)拉料步距可調(diào)的拉料機(jī)構(gòu)；根據(jù)壓差吸附原理、翅片和換熱器外形特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出能夠吸附和收集翅片的吸附裝置和集料裝置。

精密高速；伺服；輔助機(jī)構(gòu)；空調(diào)翅片；數(shù)控沖床

翅片是空調(diào)、冰箱、汽車(chē)等熱交換器中冷凝器及蒸發(fā)器的有效強(qiáng)化換熱零件，布置于換熱裝置表面，通過(guò)增大換熱裝置的換熱表面來(lái)提高裝置的換熱效率[1]。上世紀(jì)90年代，空調(diào)器開(kāi)始進(jìn)入中國(guó)家庭，并在2000年后開(kāi)始大規(guī)模普及，目前空調(diào)已經(jīng)是日常生活中必不可少的家電產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)空調(diào)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，作為空調(diào)換熱器重要組成部分，翅片的高效自動(dòng)化生產(chǎn)對(duì)企業(yè)降低成本、提高競(jìng)爭(zhēng)力有著重要意義[2]。空調(diào)翅片生產(chǎn)工藝過(guò)程較復(fù)雜，大多采用多工位級(jí)進(jìn)模由沖床提供動(dòng)力沖壓而成。

沖床屬于點(diǎn)位控制機(jī)床，在中間行程中不進(jìn)行加工。大多情形下加工的產(chǎn)品單一，模具無(wú)需經(jīng)常更換，所以在傳統(tǒng)的沖床中一般采用繼電器控制，送料一般采用手工送料，但這種方式存在著效率低、速度慢、精度不能保證和安全隱患等方面的問(wèn)題[3]。

隨著國(guó)內(nèi)、國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，尤其是隨著工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展，沖壓制件外形越來(lái)越復(fù)雜、工藝要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)的沖床已經(jīng)不能滿(mǎn)足需求，數(shù)控沖床應(yīng)運(yùn)而生[4]。輔助機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)沖床自動(dòng)化工作的重要保障。輔助機(jī)構(gòu)的自動(dòng)化程度高低，直接影響著沖壓生產(chǎn)效率、生產(chǎn)節(jié)拍以及沖壓生產(chǎn)整體自動(dòng)化水平，只有輔助機(jī)構(gòu)的自動(dòng)化程度和沖床相匹配，才能實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的完全自動(dòng)化[5]。

根據(jù)鋁箔材料特性和數(shù)控沖床沖壓翅片的特點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)一款適用于沖壓翅片的精密高速伺服數(shù)控沖床的輔助機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)鋁箔的自動(dòng)取送料、翅片的集料和碼垛，從而實(shí)現(xiàn)沖床沖壓自動(dòng)化。

1 沖床輔助機(jī)構(gòu)整體設(shè)計(jì)

1.1 沖床輔助機(jī)構(gòu)整體設(shè)計(jì)

數(shù)控沖床自動(dòng)化的目標(biāo)就是盡可能的減少人的直接參與，盡最大限度地降低操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。沖壓自動(dòng)化主要包括材料供給、制品及廢料的排出、模具更換、沖床的調(diào)整與運(yùn)行、沖壓過(guò)程異常狀況的監(jiān)視等作業(yè)過(guò)程的自動(dòng)化[6]。本文設(shè)計(jì)的輔助機(jī)構(gòu)主要實(shí)現(xiàn)鋁箔材料的供給、沖壓、翅片成品的排出及收集等過(guò)程的自動(dòng)化。

沖壓翅片所用的鋁箔最初是并未展開(kāi)的卷狀材料，而沖床上的多工位級(jí)進(jìn)模沖壓需要展開(kāi)的鋁箔，在整個(gè)沖床系統(tǒng)開(kāi)始的地方需要一道開(kāi)卷工序。

為了能夠提高翅片沖壓質(zhì)量及有效保護(hù)模具，在鋁箔進(jìn)入沖床進(jìn)行沖壓之前需要涂上潤(rùn)滑油[7],所以在開(kāi)料工序之后、沖壓工序之前需要一個(gè)浸油工序。

在翅片的生產(chǎn)過(guò)程中，鋁箔帶料的輸送是必不可少的工序。在高速精密級(jí)進(jìn)模具的沖壓中，帶料一般都是由送料機(jī)構(gòu)送進(jìn)沖壓區(qū)進(jìn)行沖壓。雖然送料機(jī)構(gòu)送料使用方便、調(diào)節(jié)迅速[8]，但是本文設(shè)計(jì)的輔助機(jī)構(gòu)所要輸送的鋁箔進(jìn)入沖床之前需要涂上潤(rùn)滑油，潤(rùn)滑油的吸附作用會(huì)使鋁箔和模具的凹模面產(chǎn)生粘連現(xiàn)象，而且該鋁箔很?。ê穸葹?.095～0.12 mm）且較軟，致使鋁箔本身的剛度不能克服潤(rùn)滑油產(chǎn)生的吸附力和鋁箔與模具凹模面之間產(chǎn)生的摩擦力，從而不能使鋁箔保持平整狀態(tài)，鋁箔會(huì)產(chǎn)生波浪形彎曲而導(dǎo)致發(fā)生亂料現(xiàn)象，那么就不能進(jìn)行正常的沖壓，所以不能在翅片沖壓輸送鋁箔時(shí)采用送料裝置送料的方式，而要采用拉料的方式，所以本文設(shè)計(jì)的沖床需要在沖壓工序后有拉料工序來(lái)實(shí)現(xiàn)鋁箔帶料的輸送。

在鋁箔帶料的料頭一端開(kāi)始進(jìn)入沖床進(jìn)行沖壓時(shí)，鋁箔還未到達(dá)拉料裝置的位置從而拉料機(jī)構(gòu)不能夠進(jìn)行拉料工作，此時(shí)的送料動(dòng)力和送料步距需由專(zhuān)門(mén)的送料裝置提供和控制，即在沖壓工序前還需要一道送料的工序把鋁箔送進(jìn)沖壓區(qū)進(jìn)行沖壓。為了防止鋁箔由于和模具粘連而發(fā)生亂料現(xiàn)象，操作人員需要在送料裝置每次送料的間歇期間用一根撥料桿把鋁箔挑起而防止鋁箔和模具發(fā)生粘連。當(dāng)送料裝置把鋁箔的料頭送到拉料裝置時(shí)，送料裝置不再工作，操作人員此后無(wú)需撥料，而拉料裝置則開(kāi)始工作。

翅片從多工位級(jí)進(jìn)模沖壓出來(lái)后為了便于后續(xù)的脹管工藝還需要按照換熱管中翅片的排列方式收集碼垛，即最后還需要集料工序完成翅片制件的生產(chǎn)。本文設(shè)計(jì)一款吸附裝置首先把翅片吸附起來(lái)，隨后再使吸附起來(lái)的翅片落入位于正下方的集料裝置上實(shí)現(xiàn)翅片的收集和碼垛。

由上述分析可知，翅片從最初的卷狀鋁箔至翅片制件的完成，需要經(jīng)過(guò)開(kāi)卷、浸油、送料、沖壓、拉料、吸附和集料工序。為了完成這些工序，需要相應(yīng)的裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)?；诔崞a(chǎn)的整個(gè)工藝流程，初步擬定把輔助機(jī)構(gòu)分為6個(gè)部分：開(kāi)卷裝置、浸油裝置、初始送料裝置、拉料裝置、吸附裝置和集料裝置（如圖1所示）。

圖1 空調(diào)翅片沖壓沖床整體示意圖

1.2 沖床輔助機(jī)構(gòu)的主要參數(shù)

合理地選擇沖床輔助機(jī)構(gòu)的工作參數(shù)能夠在保證整個(gè)沖床正常工作的同時(shí)減少能耗、節(jié)約成本。根據(jù)沖床中的多工位級(jí)進(jìn)模所能沖壓的帶料尺寸選用的鋁箔卷料寬度為1 250 mm、直徑為1 500 mm；根據(jù)所要生產(chǎn)的換熱器尺寸設(shè)計(jì)吸附裝置的吸料長(zhǎng)度為1 100 mm，而集料裝置的集料高度為900 mm。沖床輔助機(jī)構(gòu)的主要參數(shù)如表1所示。

表1 數(shù)控沖床輔助機(jī)構(gòu)的技術(shù)參數(shù) mm

2 開(kāi)卷、浸油和送料裝置的設(shè)計(jì)

2.1 開(kāi)卷裝置設(shè)計(jì)

開(kāi)卷設(shè)備大致有三種：懸臂式開(kāi)卷機(jī)、雙圓柱頭式開(kāi)卷機(jī)和雙錐頭式開(kāi)卷機(jī)。其中懸臂式開(kāi)卷機(jī)具有剛性大，開(kāi)卷張力大等優(yōu)點(diǎn)，適用于較薄帶材的開(kāi)卷[9]。本文設(shè)計(jì)一種類(lèi)懸臂梁開(kāi)卷機(jī)（如圖2所示）。裝料軸一端通過(guò)軸承座固定在開(kāi)卷機(jī)架上，相當(dāng)于懸臂梁固定的一端。而其另一端為了方便鋁箔卷料安裝時(shí)進(jìn)出由活動(dòng)支架支撐。

圖2 開(kāi)卷裝置

為了防止鋁箔卷料在裝料軸上打滑和松動(dòng)而造成在卷料慣性轉(zhuǎn)矩下的鋁箔堆積和卷料偏離中心情況的發(fā)生，卷料和裝料軸之間需要有一定的開(kāi)卷張力。開(kāi)卷張力的形成主要由三種方式：機(jī)械式、磁粉制動(dòng)器式和直流拖動(dòng)式[9]。機(jī)械式的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，出故障后便于維修；磁粉制動(dòng)器式可以通過(guò)調(diào)整激磁電流來(lái)調(diào)節(jié)張力大小，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，但是最大張力受制于制動(dòng)器最大力矩；直流拖動(dòng)式一般用于大中型帶材的情況。本文所要開(kāi)卷的鋁箔卷料直徑為1 500 mm，而寬度為1 250 mm，為了機(jī)構(gòu)更加精簡(jiǎn)，所以設(shè)計(jì)通過(guò)機(jī)械式結(jié)構(gòu)產(chǎn)生開(kāi)卷張力的裝料軸（如圖2所示）。通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)手輪帶動(dòng)芯桿轉(zhuǎn)動(dòng)，芯桿的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)使和芯桿以螺紋連接的伸縮套在軸向移動(dòng)，而脹條和伸縮套通過(guò)楔形卡塊連接，從而伸縮套的軸向移動(dòng)會(huì)使脹條產(chǎn)生徑向移動(dòng)，隨著脹條往外移動(dòng)并且和鋁箔卷料內(nèi)壁接觸，則開(kāi)卷張力隨之產(chǎn)生。在開(kāi)卷過(guò)程中，當(dāng)拉料滾筒停止拉料時(shí)，為了防止裝料軸繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)而造成鋁箔材料過(guò)多堆積，設(shè)計(jì)一個(gè)通過(guò)氣缸推桿夾緊剎車(chē)盤(pán)來(lái)使裝料軸止動(dòng)的剎車(chē)機(jī)構(gòu)使裝料軸能夠隨時(shí)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

鋁箔從相互緊靠的主動(dòng)拉料滾筒和從動(dòng)拉料滾筒之間穿過(guò)，在由減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾筒的牽引下自動(dòng)開(kāi)卷（如圖2所示）。該滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)是連續(xù)的，而多工位級(jí)進(jìn)模沖壓翅片是間歇性的，滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)和翅片在級(jí)進(jìn)模之間的移動(dòng)并不同步。如果拉料滾筒轉(zhuǎn)速過(guò)大，會(huì)使鋁箔在開(kāi)卷裝置和沖床之間堆積過(guò)多；如果拉料滾筒轉(zhuǎn)速過(guò)小，則會(huì)使鋁箔因不能滿(mǎn)足模具進(jìn)料的需求被拉扯繃直而容易斷裂。本文在開(kāi)卷裝置和浸油裝置之間設(shè)計(jì)一個(gè)鋁箔傳感器檢測(cè)裝置（如圖1所示），當(dāng)位于開(kāi)卷裝置和浸油裝置之間的鋁箔高度高于一定值時(shí)，滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)開(kāi)卷放料；當(dāng)鋁箔高度低于一定值時(shí)，滾筒停止轉(zhuǎn)動(dòng)，從而保證在開(kāi)料裝置和浸油裝置之間始終保持有一定的鋁箔材料。

2.2 浸油裝置的設(shè)計(jì)

浸油裝置的作用就是讓鋁箔能夠涂上潤(rùn)滑油，壓油輥的作用就是把鋁箔壓入油面以下以便讓鋁箔沾上油料（如圖3所示）。但鋁箔沾上了過(guò)多的油料會(huì)增加鋁箔和模具凹模面之間的吸附作用而不利于鋁箔的輸送，且過(guò)多的油料也會(huì)造成生產(chǎn)上的浪費(fèi)，所以設(shè)計(jì)一個(gè)濾油毛氈把鋁箔多余的油料刮掉。由于鋁箔較軟，很容易和四周接觸產(chǎn)生摩擦而被刮花，所以設(shè)計(jì)前段壓輥、壓桿和中部導(dǎo)向壓輥來(lái)給鋁箔提供導(dǎo)向作用，防止鋁箔和四周發(fā)生接觸摩擦。

圖3 浸油和送料裝置

2.3 初始送料裝置的設(shè)計(jì)

2.3.1 初始送料裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在沖壓翅片最初的階段，鋁箔料頭的一端還未到達(dá)拉料裝置的時(shí)候，如果沒(méi)有初始送料裝置，鋁箔的移動(dòng)要靠操作人員親自用手深入模具里進(jìn)行拉扯完成，增加操作人員的危險(xiǎn)系數(shù)。為了增加在開(kāi)始沖壓時(shí)人工操作的安全系數(shù)，本文所設(shè)計(jì)的初始送料裝置使得鋁箔在沖壓的開(kāi)始階段能夠按一定的沖壓步距送料。

送料裝置的機(jī)構(gòu)形式主要有5種，分別是鉤式送料裝置、凸輪鉗式送料裝置、杠桿送料裝置、夾持送料裝置和輥軸送料裝置。鉤式適用于帶孔一類(lèi)的材料，而凸輪鉗式、杠桿式則需要所送材料具有一定厚度[10]。本文要沖壓的是很薄的帶式鋁箔，采用輥軸送料裝置（如圖3所示）。

鋁箔從兩個(gè)輥軸間穿過(guò)，上面的輥軸為從動(dòng)輪，其兩端分別有氣缸控制上下的位置。當(dāng)壓輥氣缸推桿往下推出時(shí)，主動(dòng)輥軸、從動(dòng)輥軸分別和鋁箔有了沿徑向的排斥力。位于下端的主動(dòng)輥軸為了實(shí)現(xiàn)定長(zhǎng)送料選用伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，當(dāng)其轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)輥軸和鋁箔間產(chǎn)生的摩擦力牽引鋁箔向前運(yùn)動(dòng)。

2.3.2 初始送料裝置送料精度分析

由于多工位級(jí)進(jìn)模沖壓翅片時(shí)是間歇性的，則鋁箔的移動(dòng)也是間歇運(yùn)動(dòng)，那么要求初始送料時(shí)送料輥軸的轉(zhuǎn)動(dòng)也是間歇性的。設(shè)送料輥軸的轉(zhuǎn)角為φ，送料輥軸半徑為R，則每次送料的步距為S=R·φ，公式兩邊取微分則有△S=△R·φ+ R·△φ。由于鋁箔與輥軸之間以摩擦力傳動(dòng)，二者間有可能發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，設(shè)滑動(dòng)量為△V，則送料的步距誤差為△=△S+△V=△R·φ+R·△φ+△V=△R+△φ+△V[11]。式中：△R為送料輥軸半徑變化引起的送料步距誤差，由輥軸制造與裝配誤差造成；△φ為送料輥軸轉(zhuǎn)角變化引起的步距誤差，主要由于送料輥軸啟動(dòng)和停止時(shí)由于機(jī)構(gòu)慣性造成的；△V為送料輥軸與條料間相對(duì)滑動(dòng)引起的步距誤差，主要由于輥軸和鋁箔之間摩擦系數(shù)不夠大、輥軸間的壓力太小造成。

所以本文通過(guò)提高輥軸的制造與安裝精度、將輥軸設(shè)計(jì)成空心結(jié)構(gòu)以減少滾輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、在不刮花鋁箔表面的情況下提高輥軸表面粗糙度和適當(dāng)增加輥軸間的壓力這些措施來(lái)提高初始送料裝置的送料精度。

3 拉料、吸附和集料裝置設(shè)計(jì)

3.1 拉料裝置的設(shè)計(jì)

沖床拉料機(jī)構(gòu)根據(jù)拉料動(dòng)力的不同可分為氣動(dòng)、液壓和機(jī)械三大類(lèi)。氣動(dòng)送料機(jī)構(gòu)采用壓差式氣動(dòng)原理工作，但機(jī)構(gòu)工作噪聲較大、影響沖壓工作環(huán)境。液壓送料機(jī)構(gòu)反應(yīng)較緩慢，液壓缸自身不能準(zhǔn)確定位，還需要其它機(jī)構(gòu)輔助定位。機(jī)械送料機(jī)構(gòu)具有送料準(zhǔn)確可靠、機(jī)構(gòu)沖擊與振動(dòng)少、噪聲低和穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)[12]，本文設(shè)計(jì)的輔助機(jī)構(gòu)所適用的精密高速伺服數(shù)控沖床對(duì)翅片的送料精度、送料速度和工作環(huán)境有較高要求，所以本文采用機(jī)械式拉料機(jī)構(gòu)。

沖床可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要在不同的主軸轉(zhuǎn)速下沖壓翅片，當(dāng)沖床完成一次沖壓后，拉料機(jī)構(gòu)需要把翅片往前拉一段相應(yīng)的位移，所以拉料機(jī)構(gòu)的拉料節(jié)拍需要和翅片的沖壓節(jié)拍同步。本文設(shè)計(jì)的沖床適用于4步進(jìn)的多工位級(jí)進(jìn)模，則要求拉料機(jī)構(gòu)的電機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)模具拉料移動(dòng)條的拉料行程為4個(gè)翅片孔距的大?。ㄈ鐖D4所示）。當(dāng)翅片需要在非4倍孔距長(zhǎng)度地方切斷的時(shí)候，模具拉料移動(dòng)條在上一個(gè)拉料行程結(jié)束時(shí)直接回程到剩余需要拉動(dòng)的翅片孔處，此回程過(guò)程中電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和拉4個(gè)孔距時(shí)的轉(zhuǎn)向一致，但只需轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)小于一周的轉(zhuǎn)角；隨后模具拉料移動(dòng)條需往前拉料直到拉料行程結(jié)束的地方，此時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)向和回程時(shí)相反，但是轉(zhuǎn)動(dòng)角度的大小一樣。在整個(gè)拉料的過(guò)程中，要求電機(jī)能夠快速的改變轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速的大小，所以需要采用伺服電機(jī)。

為了避免傳動(dòng)鏈過(guò)長(zhǎng)帶來(lái)的傳動(dòng)滯后，拉料伺服電機(jī)的主軸直接和偏心輪連桿連接（如圖4所示），通過(guò)擺臂和抱緊夾使連接軸轉(zhuǎn)動(dòng)，連接軸的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)擺桿和連桿轉(zhuǎn)變?yōu)槟＞呃弦苿?dòng)條的直線運(yùn)動(dòng)而最終實(shí)現(xiàn)翅片向前移動(dòng)的動(dòng)作。

圖4 拉料裝置

拉料機(jī)構(gòu)每次使翅片前進(jìn)的距離為拉料步距，該步距大小除了和每次拉料的步進(jìn)數(shù)有關(guān)外，還取決于翅片的孔距大小。而不同空調(diào)的換熱器翅片不同，為了使沖床能夠適應(yīng)不同的翅片的沖壓，在擺臂上設(shè)計(jì)長(zhǎng)孔來(lái)實(shí)現(xiàn)抱緊夾在擺臂上的位置調(diào)節(jié)（如圖4所示），不同的位置對(duì)應(yīng)不同的擺臂有效長(zhǎng)度，而擺臂有效長(zhǎng)度的改變會(huì)使連接軸的最大轉(zhuǎn)角發(fā)生變化，不同的最大連接軸轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)不同的模具拉料移動(dòng)條的行程（即拉料步距），從而實(shí)現(xiàn)拉料步距的調(diào)節(jié)。

3.2 吸附和集料裝置的設(shè)計(jì)

鋁箔沖壓完經(jīng)過(guò)拉料和切斷后就成為了片狀的翅片。翅片和銅管要組成空調(diào)換熱器還需最后的脹接工藝，而脹接前需要把翅片按照空調(diào)換熱器的形狀碼垛起來(lái)。而要碼垛成換熱器所需形狀，則需翅片每次在同一高度地方懸空停留后落入接料架而堆疊起來(lái)。吸附裝置的作用就是確保翅片能懸空停留，并且隨后落下。

目前，吸附工件的方法主要有磁性、靜電和壓差吸附的方法[13]。翅片為抗磁性金屬材料且質(zhì)量很小，難以用磁性或靜電吸附的方法，所以本文設(shè)計(jì)一個(gè)靠壓差吸附的方法的吸附裝置（如圖5所示）。通過(guò)拉料機(jī)構(gòu)使翅片進(jìn)入吸附板而翅片翻邊孔部分則嵌入吸附板的凹槽內(nèi)（如圖6所示）。吹風(fēng)電機(jī)使吸附裝置內(nèi)腔口部的空氣流速增加，則內(nèi)腔的空氣壓強(qiáng)低于外界大氣壓。吸附板的吸口聯(lián)通腔內(nèi)和外界空氣，而翅片兩長(zhǎng)直邊的邊緣部分堵住吸附板的吸口，從而外界和內(nèi)腔的氣壓差使得翅片獲得吸附力。當(dāng)擺門(mén)打開(kāi)時(shí)，內(nèi)腔和外界不存在氣壓差而使翅片在自身重力的作用下落入位于其下方的集料裝置的集料針上（如圖7所示）。當(dāng)沖床的沖壓速度很快時(shí)，這時(shí)僅僅依靠翅片的自由落體不能滿(mǎn)足生產(chǎn)速度的要求，所以設(shè)計(jì)吸附板和氣缸相連，在擺門(mén)打開(kāi)的同時(shí)氣缸直接把吸附板往下壓料，使翅片更快的落入下面的集料針上。

圖5 吸附裝置

圖6 吸附板

為了便于集好料的翅片的裝卸，把集料裝置設(shè)計(jì)成可以拉出小車(chē)的形式（如圖7所示）。該集料小車(chē)通過(guò)集料架的上下移動(dòng)控制集料的高度。當(dāng)一部小車(chē)集滿(mǎn)后，通過(guò)底部液壓缸把另一部尚未集料的小車(chē)移入集料的工位從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換車(chē)集料。

圖7 集料裝置

4 結(jié)論

為了實(shí)現(xiàn)沖床高速?zèng)_壓的自動(dòng)化，設(shè)計(jì)一款適用于沖壓翅片的精密高速伺服數(shù)控沖床的輔助機(jī)構(gòu)，結(jié)論如下。

（1）開(kāi)卷裝置采用類(lèi)懸臂梁結(jié)構(gòu)，通過(guò)楔形卡塊、伸縮套和脹條組成的機(jī)械式結(jié)構(gòu)產(chǎn)生開(kāi)卷張力；設(shè)計(jì)出減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)的雙滾筒拉料裝置來(lái)提供開(kāi)卷牽引力，通過(guò)傳感器檢測(cè)鋁箔的高度調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

（2）設(shè)計(jì)出能夠讓鋁箔涂上油料和把多余油料濾掉的浸油裝置。

（3）設(shè)計(jì)出由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)、壓輥氣缸提供壓料力的雙輥軸送料裝置；計(jì)算分析影響送料精度的因素，通過(guò)提高輥軸制造和安裝精度、適當(dāng)提高輥軸表面粗糙度和設(shè)計(jì)空心輥軸來(lái)提高送料精度。

（4）設(shè)計(jì)出通過(guò)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的拉料機(jī)構(gòu)，采用通過(guò)改變抱緊夾在擺桿位置來(lái)調(diào)節(jié)擺桿有效長(zhǎng)度的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)拉料距離的改變。

（5）采用壓差法設(shè)計(jì)出翅片吸附裝置，通過(guò)氣缸連接控制吸附板來(lái)加快翅片落料速度；設(shè)計(jì)出小車(chē)形式的接料裝置，通過(guò)底部液壓缸實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換車(chē)集料。金加工技術(shù)，2011（05）：55-57.

［2］http：//news.xinhuanet.com/yzyd/jiadian/20131213/ c_118544004.htm.

［3］南雷英，戚春曉，孫友松.沖壓生產(chǎn)自動(dòng)送料技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展概況［J］.鍛壓裝備與制造技術(shù)，2006（02）：18-21.

［4］焦連岷.沖床的數(shù)控改造及全自動(dòng)送料裝置的研制［D］.南京：南京理工大學(xué)，2007.

［5］孫發(fā)松，張宏超.金屬板材加工設(shè)備發(fā)展新動(dòng)向［J］.鍛壓技術(shù)，2004（4）：1-4.

［6］程艷輝.基于ARM9的數(shù)控沖床自動(dòng)送料運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)［D］.青島：中國(guó)海洋大學(xué)，2010.

［7］ http：//baike.baidu.com/link？ url=NXAifwNgmWQRV?FempswLbPcWzyrTNX1uyVW1B7ebdUtleg0JKMelfC?Am6_f_CB_5YJQgnVQ515VYMN5qAuKzPa［EB/OL］.

［8］王萬(wàn)新.空調(diào)翅片自動(dòng)沖片機(jī)的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.鍛壓技術(shù)，2009，34（05）：37-39.

［9］楊文元，費(fèi)玉石.帶材精整機(jī)組中開(kāi)卷機(jī)的設(shè)計(jì)與計(jì)算［J］.機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，1999（04）：39-40.

［10］陳曉斌，段海峰.沖床自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)［J］.裝備制造技術(shù)，2012（08）：50-56.

［11］馮利民.提高自動(dòng)壓力機(jī)送料精度的實(shí)踐［J］.機(jī)械研究與應(yīng)用，2004，17（04）：36-37.

［12］吳宏元，王鐵麗.一種可變步距自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用［J］.機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2000（03）：54-55.

［13］潘繼生，李揚(yáng)，黎勉，等.一種新型真空吸附裝置的研究［J］.機(jī)電工程技術(shù)，2012，41（07）：57-59.

［1］靳林寶.空調(diào)鋁箔翅片成型過(guò)程缺陷簡(jiǎn)析［J］.輕合

Auxiliary Mechanism Design of Precise High-Speed Servo CNC Punching Press Used for Air Conditioner Fin

LONG Xiao-bin1，LI Zhi-wei2，XIA Qin-xiang2，LONG Chuan1
（1.Zhongshan OMS Industrial Co.，Ltd，Zhongshan528455，China；2.School of Mechanical&Automotive Engineering，South China University of Technology，Guangzhou510641，China）

A set of servo CNC punching press was designed to realize the precise high-speed automotive stamping of the air conditioner fin.The design of the overall structure of the auxiliary mechanism and the devices of the decoiling,the oil-immersion,feeding,pulling, adsorption and collecting were mainly introduced.The decoiling device combined of reduction motor,decoiling rollers and loading shaft was designed based on the analysis of the feature of the cantilever structure and the forming feature of decoiling tension;the oil-immersion device combined of rollers and felt was designed to meet the requirements of oiling of aluminium foil and removal of excess oil;the feeding device combined of hollow shaft,servo motor and cylinder was designed based on the feeding accuracy analysis of rollers to meet the requirement of feeding aluminium foil at the beginning of stamping process;the pulling device with the adjustable pulling step facility was designed to meet the requirement of different fins'stamping and avoid the feeding resistant due to adhesion caused by oiling;the adsorption and collecting devices used for adsorbing and collecting the stamped fins were designed,according to the differential pressure adsorption principle and the shape characteristics of the fin and heat exchanger.

Precise high-speed；servo;auxiliary mechanism；air conditioner fin；CNC punching press

TG659

A

1009－9492(2014)05－0018－06

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.05.004

龍曉斌，男，1968年生，湖南桂陽(yáng)人，大學(xué)本科，工程師。研究領(lǐng)域：機(jī)電一體化。已發(fā)表論文2篇。

(編輯：阮 毅)

*廣東省教育部產(chǎn)學(xué)研結(jié)合重點(diǎn)項(xiàng)目（編號(hào)：2012B091000128）

2014－03－28