一种新型模具加工自动化设备设计
2019-6-25 来源：安徽机电职业技术学院 作者：杨 磊
摘要：设计了一种新型的模具加工自动化设备，其基本结构包括箱体和第一支柱，箱体的底端左右两侧均安装有第一支柱，箱体的内部顶端安装有第一套筒，第一套筒的内部设有顶杆，顶杆通过拉伸弹簧与第一套筒相连，箱体的顶端右侧安装有料箱，箱体的内部中间右侧设有滑道。该模具加工自动化设备，通过滑块和料箱的配合，能够省去手动上料的操作，降低了人员的工作强度；通过第一转轴和滑杆的配合，能够使滑块自动将板材原料推动到冲压模具的底端；通过第二转轴和顶杆的配合，能够使上料后机器自动运转将板材原料依次加工，省去了人员时刻看守的时间。使单个人员都可以操控多台机器，最终提高产品质量和生产效率。
关键词：模具加工；自动化设备；支柱；料箱；套筒
１、引言
现有加工设备结构单一，成型加工仍然是有多道工序，先切好大小合适的下料块，然后将下料块一块一块地放入模具中压制成型，取出后放入整形模具中整形，然后还要经过冲孔工序和切边工序处理，各个工序独立进行，需要的设备多，控制精度不够，自动化程度不高，投入人力操作较多，效率低下。 例如申请号为２０１５２１１１８９８９．２的专利，包括在机器外壳内部的底 部设有升降机构控制电机，该专利通过多个不同的电机作为动力元件，使该模具加工设备的成本大大增加，但其通过皮带作为传动元件，由于皮带的弹性滑动是不可避免的，会使传动距离产生误差，如不及时进行调整，会使误差逐渐的变大，从而影响加工操作的进行。
且通过送料气缸和旋转卡盘，无法精确控制原料摆放固定的位置，使原料被加工的位置出现偏移，影响加工精度，降低了成品的质量。同时每台机器需要配备一名工作人员看管，无法实现每人操控多套机器的自动化生产，无法满足客户的需求。
２ 、总体设计方案
２．１ 总体结构设计
本文目的在于设计了一种模具加工自动化设备，以解决上述背景技术中提出的问题。提出如下技术方案：一种模具加工自动化设备，包括箱体和第一支柱，箱体的底端左右两侧均安装有第一支柱，箱体的内部顶端安装有第一套筒，第一套筒的内部设有顶杆，顶杆通过拉伸弹簧与第一套筒相连，箱体的顶端右侧安装有料箱，箱体的内部中间右侧设有滑道，料箱贯穿箱体与滑道相连，滑道的内部设有滑块，滑块的底端安装有滑杆，箱体的内部右侧底端安装有第一转轴，第一转轴的外壁右侧套接有第一齿轮，箱体的右侧安装有电机座，箱体的内部顶端安装有第二转轴，第二转轴的外壁左右两侧分别套接有第二齿轮和第三齿轮，顶杆的顶端安装有齿条，齿条与第二齿轮啮合相连，电机座的正面安装有电机，第二转轴贯穿箱体与电机相连，滑道的左侧上下两侧均设有第二套筒，第二套筒通过第二支柱与滑道相连，第二套筒的内部顶端设有卡杆，卡杆通过第一压缩弹簧与第二套筒相连（如图１～４所示）。
图１ 总体结构示意图
图２ 箱体内部俯视结构示意图
图中：１、箱体，２、第一套筒，３、拉伸弹簧，４、料箱，５、滑杆，６、滑道，７、电机座，８、第一齿轮，９、第一转轴，１０、滑块，１１、第一 支 柱，１２、顶 杆，１３、齿 条，１４、第 二 齿 轮，１５、第二转轴，１６、第三齿轮，１７、电机，１８、第二支柱，１９、第一压缩弹簧，２０、第二套筒，２１、卡杆，２２、挂环
，２３、观察窗，２４、走珠，２５、橡胶垫，２６、散热窗，２７、电机罩，２８、第二压缩弹簧，２９、压板，３０、挡板，３１、直导柱。
图３ 齿条侧面剖视结构示意图
图４ 第一套筒内部结构示意图
２．２ 优化结构设计
设计细节还包括顶杆的底端设有压板，压板通过第二压缩弹簧与顶杆相连，杆贯穿压板，第一套筒的底端左右两侧均设有挡板，挡板的顶端安装有直导柱，直导柱贯穿压板与第一套筒相连；箱体的顶端左右两侧均安装有挂环；箱体的内部左侧顶端设有观察窗；第一支柱的底端安装有橡胶垫；滑杆的内部底端安装有走珠；电机座的顶端安装有电机罩；电机罩的正面右侧设有散热窗。
３ 、工作原理
３．１ 优化结构原理
根据图１～４结构，本文提出了一种模具加工自动化设备技术方案，能够自动对板材原料进行上料加工。包括箱体１和第一支柱 １１，箱体１的底端左右两侧均安装有第一支柱１１，第一支柱１１的底端安装有橡胶垫２５，橡胶垫２５起到减小机器抖动的作用；箱体１的顶端左右两侧均安装有挂环２２，挂环２２方便工作人员通过机械将机器进行运输；箱体１的内部左侧顶端设有观察窗２３，观察窗２３方便工作人员观察加工的进程。
３．２ 实施过程
箱体１的内部顶端安装有第一套筒２，第一套筒２的内部设有顶杆１２，顶杆１２通过拉伸弹簧３与第一套筒２相连，顶杆１２向下移动对板材进行冲压加工，在拉伸弹簧１３的拉力下使其返回原位置，拉伸弹簧１３的弹性系数为５Ｎ／ｃｍ，箱体１的顶端右侧安装有料箱４，将板材原料依次层叠的放入料箱４中，箱体１的内部中间右侧设有滑道６，料箱４贯穿箱体１与滑道６相连，滑道６的内部舍有滑块 １０，最底端的原料板材落在滑块 10的的顶端左侧的卡槽中，滑块１０的底端安装有滑杆５，滑杆５的内部底端安装有走珠２４，走珠２４能够减小滑杆５与第一转轴９中的滑槽之间的摩擦力，增加滑杆５的使用寿命，箱体１的内部右侧底端安装有第一转 轴９，滑杆５沿第一转轴９内部的滑槽滑动，转轴９每转动一圈带动滑块１０在滑道６的内部左右往返运动一次，第一转轴９的外壁右侧套接有第一齿轮８，箱体１的右侧安装有电机座７，电机座７的顶端安装有电机罩２７，电机罩２７能够隔绝噪音，防止过多的噪音产生噪音污染，电机罩２７的正面右侧设有散热窗２６，散热窗２６能够将电机罩２７内部多余的热量排出，防止损坏电机，箱体１的内部顶端安装有第二转轴１５，第二转轴１５的外壁左右两侧分别套接有第二齿轮１４和第三齿轮１６，顶杆１２的顶端安装有齿条１３，齿条１３与第二齿轮１４啮合相连，第二转轴１５每转动一圈通过第二齿轮１４带动齿条１３向下移动一次，使顶杆１２向下移动对板材冲压一次，由于第二齿轮１４为半齿轮，所以第二齿轮１４每转动到后半圈时与齿条１３分开，电机座７的正面安装有电机１７，电机１７的型号为 Ｈ３Ｈ１２／Ｈ３ＳＨ１３，外接电源为２２０Ｖ 交流电，第二转轴１５贯穿箱体１与电机１７，电机１７带动第二转轴１５转动，从而使第二转轴１５带动第二齿轮１４和第三齿轮１６转动，滑道６的左侧上下两侧均设有第二套筒２０，第二套筒２０通过第二支柱１８
与滑道６相连，第二套筒２０的内部顶端设有卡杆２１，卡杆２１通过第一压缩弹簧１９与第二套筒２０相连，当滑块１０向右移动时在第一压缩弹簧１９的压力下推动卡杆２１卡住板材原料使其离开滑块１０，当滑块１０再次向左移动将卡杆 ２１顶动，使板材原料掉落到箱体 １底端的开后处被排出，顶杆１２的底端设有压板 ２９，压板２９通过第二压缩弹簧２８与顶杆１２相连，第二压缩弹簧２８的弹性系数为５Ｎ／ｃｍ，顶杆１２贯穿压板２９，第一套筒２的底端左右两侧均设有挡板３０，挡板３０的顶端安装有直导柱３１，直导柱３１贯穿压板２９与第一套筒２相连、顶杆１２向下移动带动压板２９沿直导柱３１向下移动，压板２９压在滑块１０上，将板材原料固定住，同时也防止顶杆１２的冲裁力过大使原料变形，然后顶杆１２续向下移动对板材进行加工，滑块１０与挡板３０搭接相连，防止顶杆１２的压力过大使滑块１０变形，影响其使用寿命。将板材原料依次层叠的放入料箱４中，最底端的原料板材落在滑块１０的顶端左侧的卡槽中，接通电机１７的外接电源，电机１７开始工作，电机１７带动第二转轴１５转动。从而使第二转轴１５带动第二齿 轮 １４和 第 三齿轮１６转动，第三齿轮１６通过第一齿轮８带动第一转轴９转动，滑杆５沿第一转轴９内部的滑槽滑动，转轴９每转动一圈带动滑块１０在滑道６的内部左右往返运动一次，将落在滑块１０顶端左侧的板材原料不断的向左推动，板材原料向移动将卡杆２１推动回第二套筒２０的内部，第二转轴１５每转动一圈通过第二齿轮１４带动齿条１３向下移动一次，使顶杆１２向下移动对板材冲压一次，由于第二齿轮１４为半齿轮，所以第二齿轮１４每转动到后半圈时与齿条１３分开，在拉伸弹簧３的拉力下使顶杆１２返回原位置，当滑块１０向右移动时在第一压缩弹簧１９的压力下推动卡杆２１卡住板材原料使其离开滑块１０，当滑块１０再次向左移动将卡杆２１
顶动，使板材原料掉落到箱体１底端的开后处被排出。
４ 、结语
这种新型的模具加工自动化设备与原有的技术相比创新之处在于以下几个方面。
（１）该模具加工自动化设备，通过滑块和料箱的配合，能够使板材原料不断的落在滑块顶端的卡槽中，省去了手动上料的操作，降低了人员工作强度。
（２）通过第一转轴和滑杆的配合，能够使滑块自动将板材原料，推动到冲压模具的底端，省去了人员放置原料的步骤，避免了由于放置位置不精确，导致冲压的位置不够精确。从而提高了加工的精度和质量。
（3）通过第二转轴和顶杆的配合，能够使上料后机器自动运转将板材原料依次加工，省去了工作人员时刻看守，使工人可以同时操控多台机器，提高生产效率。
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