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冲压机床自动下料系统结构设计与实现

发表时间：2021/6/29 来源：《基层建设》2021年第6期作者：吴志伟

[导读] 摘要：在工业生产中，冲床通过模具实现对板材的冲孔、成型、拉伸、挤压零件等功能，得到了广泛的应用。

        齐齐哈尔二机床（集团）有限责任公司黑龙江齐齐哈尔 161005
        摘要：在工业生产中，冲床通过模具实现对板材的冲孔、成型、拉伸、挤压零件等功能，得到了广泛的应用。目前，大多数中小型企业的冲压机床生产加工技术仍然是基于人工操作，这种方式存在自动化程度低、生产效率低、员工劳动强度大等缺点，在大批量生产中，很难保证产品的合格率，达到快速生产任务的目的。本文对机床的下料过程进行了仔细的研究，模拟了人工操作过程，对原有的冲孔机床进行了自动升级。设计一套以PLC控制器为核心，集成传感器技术、伺服控制系统、机械手技术等技术，实现下料过程包括打标过程、检测过程、码垛过程的全自动化，提高产品生产效率，节约人工成本。
        关键词：冲压机床；自动下料；系统结构；设计与实现
        1系统整体结构及工作原理
        根据机床落料的工艺要求，加工过程主要包括机床卸料、称重检测、打标、厚度检测、码垛等环节。整体结构如图1所示。从图1可以看出，该系统主要由卸料机械手1、称重托盘机构2、打标机构3、厚度检测机构4、码垛机械手5、传动机构6组成。

图1 系统整体结构图
系统整体的工作原理流程图如图2所示。

        图2 系统工作原理流程图
        其工作过程：压料工作完成后，卸料机械手将物料从压料机上取下，放在料盘上。料盘安装在导轨滑块上。导轨滑块由伺服电机带动滚珠丝杠水平移动，从而实现过程的定位控制。在导轨滑块的驱动下，可依次实现称重、打标、厚度检测和码垛的过程。
        2主要工作机构设计
        2.1打标机构设计
        标识机构用于完成成品产品标识的生产，其机构框图如图3所示。由图3可以看出，打标机构主要由模块1、打标机2、底座3、连接板4、固定架5组成。由于产品规格的不同，各种规格的产品厚度也不同，在应用过程中，根据产品的高度，需要调整打标机的上下位置。本文选用TZ3BPH模块，移动范围300mm，调节打标机高度。此外，考虑到实际应用要求，对于不同规格的产品标识位置是不同的，有的需要在中间位置，有的需要在两侧位置，因此本机械结构设计为旋转机构，通过调整底座3与连接板4连接孔的位置，以及固定架5的安装位置，可以使打标机正负30°旋转。

        图3 打标机构
        2.2厚度检测机构
        产品厚度是评价产品质量的合格指标之一。在厚度检测中，本文采用左、中、右三个点同时测量，并分前、中、后三个区域进行测量的方案。厚度检测机理如图4所示。如图4所示的主要部件包括底座1、导轨2、滑块3、厚度传感器4、连接板5等。
        导轨和滑块用于动态调整厚度传感器的位置。导轨分为水平导轨和垂直导轨。本文的调整范围设计为400mm。距离检测传感器采用松下红外反射传感器，型号为HG-C1030。检测范围±5mm，即检测厚度为10mm，检测参考位置为30mm。
        工件任意一点的厚度Dx由其上下两个垂直传感器检测值D1和D2确定。式（1）为厚度换算公式。

                   图4 厚度检测机构
        dx＝hx－［30*2－（d1－5）－（d2－5）］（1）
        公式中，dx为厚度，hx为上下两个传感器的高度。
        3监控系统设计
        上位机监控软件主要用于实现对下位机设备的信号监视、参数设置、数据报表等功能。本文采用组态王7.5 SP2版本组态软件实现远程监控系统。监控系统画面主要包括手动操作画面、数据监控画面、参数设置画面、数据报告画面等。数据监控画面和参数设置画面如图5、图6所示。

                             图5 数据监控画面                                                          图6 参数设置画面
        结束语
        本文介绍了一种适用于传统冲压机床行业的自动下料系统。利用SolidWorks三维绘图软件设计了系统的主要机械结构，利用上位机软件实现了设备的运行和监控。完成切割、检测、码垛等生产过程，取代了原有的人工操作，降低了人工成本，提高了生产效率。本研究对生产企业提高设备自动化水平具有较高的实用和推广价值。
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