一种普通冲床的自动进料系统.pdfVIP

2002 年（第十届）全国机床专业学术会议 一种普通冲床的自动进料系统 何素梅 吴海彬 (福州大学机械工程系 福州 350002) 摘要：针对 J94A-4 型冲床的应用现状与存在的主要问题，提出一种自动进料装置的设计方 案。本装置主要由检测头、控制器、电机驱动模块及电机、进料夹具等部分组成，本文详细 论述了各个模块的实现方法，给出了软件设计流程。为了保证步进电机不失步和多步，还对 步进电机升降速过程进行了研究，给出了步进电机启制动过程的加减速度曲线。J94A-4 型 冲床自动进料系统已经成功的应用在生产中，收到了良好的经济效益。 关键词：冲床，自动进料，检测头，控制 中图分类号：TG519.1 数控机床的出现，不仅提高了生产效率，降低了劳动强度，而且也进一步提高了加工精 度和产品质量，这无疑给企业增加了强大的生命力。但由于目前的数控设备价格非常昂贵， 很多企业为了节省资金并充分利用现有的资源，都提出并实施对现有设备进行数控化改造。 冲床是很多企业必不可少的设备，加工的重复性很强，占用的劳动力资源往往也较多，所以 对其进行数控化改造就显得十分迫切。本文论述了用来给柔性材料冲孔的 J94A-4 型冲床的 自动进料系统。 1 自动进料系统的总体方案 J94A-4 型冲床是一种功率相对较小的普通机床，采用不同的模具，可以加工不同材料和 形状的介质，但一般都是很薄的材料。该冲床在某公司用来加工焊接用的圆形铜片，如图 1 所示。冲床的上冲模上下往复运动一个周期，操作人员拉动被加工材料前进一个步距，冲下 来的圆形铜片进入到下冲模的出口。模具本身带有卡紧装置，卡住被加工材料一边大约 10mm 宽度的缺口，被加工材料如图 2 所示。操作者向前拉一定距离后，介质被自动卡住。 冲床的冲压速度有两个档，一个快档，一个慢档，在手工操作的情况下，只能用慢档，因为 快档速度太快（1 秒钟冲压 3 次），模具本身的卡紧装置很容易卡死介质。 上冲模 被加工材料 下冲模 卡紧缺口 圆铜片出口 图 1 J94A-4 型普通冲床工作原理 图2 被加工材料 2002 年（第十届）全国机床专业学术会议 针对上述情况，并考虑到操作人员的劳动强度大、加工效率低，以及无法避免被加工材 料的浪费等弱点，研制了自动进料系统。总体方案是，冲床主传动系统不作改变（即由异步 电机拖动的冲床上冲模上下往复运动），去掉模具的卡紧机构，被加工材料的进给量由自动 进料系统决定。自动进料系统实时检测上冲模的运动位置，并根据上冲模的位置和运动方向 决定进料驱动机构是停止进料还是开始进料。所以，本冲床的自动进料系统由以下几部分组 成：检测头、控制器、步进电机及其驱动模块、夹紧机构等，如图 3 所示。检测头用来检测 上冲模的位置和运动方向，控制器根据检测结果决定步进电机的工作状态。 进料滚轮 上冲模 料源 步进电机 下冲模 冲床台面 控制器 检测头 图3 自动进料装置示意图 2 自动进料系统设计 冲床的自动进料系统必须满足以下要求，当上冲模即将接触下冲模时，被加工材料必须 停止进给，当上冲模离开下冲模以后，并且在下一次接触下冲模之前，被加工材料必须走完 规定的进给量。检测头就是用来检测出上冲模运动的分界点，并把这一信号送给控制器，由 控制器决定驱动步进电机运转还是停止