平面连杆机构推动的推板式自动送料装置的设计单晶硅片

平面连杆机构推动的推板式自动送料装置的设计

平面连杆机构推动的推板式自动送料装置的设计 2011年12月04日 来源： 摘要　采用平面连杆机构以及推板装置，用可视化方法研究、设计了适于小型平 板件的自动送料装置，可实现较大的送料行程。避免工人手部在冲压生产中进入模具工作区 。关键词　平面连杆机构　自动送料装置　小型平板件　可视化方法在冲压实践中，经常遇到小型平板类的半成品。生产时工人常需用手或手持工具把板件送入模具工作区。偶尔会出现工人手指受损，这就给冲压的安全生产带来隐患。一次冲压事故中，工人手指折断。引发笔者针对1000kN压力机，采用平面连杆机构和推板装置，研究并设计了一台适于小型平板冲压件的自动送料机构，辅以自动出件机构就可实现小型平板冲压件的自动生产，避免工人的手部进入模具工作区，防止生产中出现安全事故。同时，该机构支持压力机连续工作，可提高生产率，并延长其制动皮带的寿命。在半成品自动化装置中，送料机构是核心机构。文献［1］、［2］介绍了斜楔推动的推板式送料机构和杠杆推动的推板送料装置，由于采用弹簧驱动推板进行送进，送料行程较短，不适于需较大送料行程的压力机自动生产的需要。本文研究平面连杆机构以及推板装置，用以实现较大的送料行程。该机构的运动特性与压力机滑块的运动特性相关，即送进的初始与结束阶段速度较慢，符合冲压生产的要求。1　送料机构的运动分析1.1　送料行程的确定依据协作单位生产的特点，确定影响送料行程的因素如下：压力机行程：130mm板坯宽度：40～60mm滑块中心到滑块正前方最大尺寸：250mm预留滑块至料匣的安全距离：20mm料匣宽度：80mm由以上条件确定送料机构的最小行程为：330mm，行程放大倍数：2.54倍。1.2　送料机构的运动原理图以压力机滑块为主动件带动滑块摇杆机构实现一级行程放大，由摇杆带动与摇杆固接的拨杆实现二级行程放大，来满足送料行程不小于330mm。同时，需要保证连杆与摇杆的传动角不小于40°。该机构的运动原理和主要参数如图1所示。

图1　送料机构运动原理图

1.3　粗定送料机构的运动参数已知滑块行程为130mm，最小送料行程为330mm。为保证机构正常工作，取最小传动角为40°。根据以上条件确定该机构的运动参数，如图2所示。

图2　送料机构的运动参数

送料机构中各运动参数之间的解析关系如下：　　　L2cosα+L3cosβ=L4　　　L2sinα+L1=L5+L3sinβ式中：L——滑块行程；L1——与滑块行程、上模高度以及连接件厚度相关的长度；LL——送料行程(见图2)。摇杆与拨杆的固定角为163°。1.4　送料行程与坯料定位的保证影响送料机构运动规律的相关尺寸有下模和上模高度，其实际变动范围：下模高度为70～130mm；上模高度为140～170mm。考虑到零件误差对送料机构运动规律的影响，送料行程应有一定的调节量，以保证该机构运动的稳定性。故采取如下措施：滑块与机构联接处设置垫块，适应不同的上模高度；机架设置调整装置，在下模高度有变化时，通过调整机架高度来保证机构运动规律不变。滑块摇杆机构中的连杆设计成可调形式，当以板料在模具中的正确位置为定位基准时，可对连杆进行调节，保证送料行程不小于330mm。图3为连杆长度变化对送料行程的影响规律。其中，L0是连杆以580mm为基数时的变化量，LL为送料行程(见图2)，LL1为送料前段行程。通过对图形的分析可知，送料行程超过330mm，满足最小送料行程的要求；送料前段行程可调，可适应不同坯料宽度的需要，同时可补偿由于制造误差对机构运动规律的影响。

图3(a)连杆长度变化对送料行程的影响(b)连杆长度变化对送料前段行程的影响

1.5　验证连杆与摇杆的传动角如图4所示，其中L为滑块行程；δ为连杆与摇行程的关系杆的传动角(这里取L0=10mm，见图2)。由分析可知，连杆与摇杆的传动角大于58°，满足最小传动角40°的要求。

图4　传动角与滑块

1.6　拨杆与推板的夹角如图5所示，其中，摇杆与拨杆的固定角为163°(见图1)；L0是连杆以580mm为基数时的变化量；γ1为拨杆在最前位置时与推板之间的夹角；γ2为拨杆在最后位置时与推板之间的夹角(见图2)。由图5可知，它们之间的夹角均大于60°，保证推板在运动过程中不出现明显抬起，实践证明此角度是合理的。

图5(a)拨杆在最前位置时与推板的夹角变化(b)拨杆在最后位置时与推板的夹角变化

2　板料送进精度控制板料定位按照原模具的定位形式，即在模具的前部采用弹性定位装置进行定位，在左侧采用带斜面的定位块进行定位。因此，板料的送进精度控制依据板料的定位形式来确定，即控制板料在模具上的前后、左右的位置精度。在前后方向，使板料紧靠模具前方的弹性定位装置，以此为板料送进的正确位置，调节连杆长度，使推板接触板料的边缘，从而保证板料在送进时到达模具的正确位置。在左右方向，板料未送到模具前由导轨进行导向，当板料进入模具后，则由模具上左侧带斜面的定位块进行定位。该机构采用机械定位，其定位精度可靠、稳定，能满足实际生产对送料精度的要求。3　送料机构的静力分析推板上所受的摩擦力：该机构中的料匣一次可装30块坯料，每块重约5N，总重150N。考虑到坯料带有毛剌，取摩擦系数为0.2。推动底部坯料进行送进所需克服的摩擦力为F＝60N(图6a)。

图6(a)送料机构静力分析图 (b)驱动力与滑块行程的关系

拨杆承受的力矩：M=FL5作用在摇杆垂直方向上的力：P1=M/L3连杆上所受的力：P2=P1/sinδ滑块需克服的力：P3=P2/sinα在送料过程中，滑块驱动送料机构需克服的阻力曲线图如图6b所示(这里取L0=10mm，见图2)。由分析可知，滑块在最高位置时，所受的力最大，为357N；滑块在最低位置，即进行冲裁时，所受的力不超过340N。可见送料机构不影响1000kN压力机的正常工作。4　结束语该送料机构在空载时，手动试验运转灵活，推板在整个行程中不抬起。连杆设计成可调形式，使推板的最前位置与最后位置均能调整，可解决因零件制造误差而影响机构运动规律的问题；同时，使机构与压力机滑块的联接容易，机构调整较方便。应用平面连杆机构以及推板装置，能够实现较大的送料行程，该机构的运动特性与压力机滑块的运动特性相关，送进的初始与结束阶段速度较慢，符合冲压生产的需要。采用模具前部的弹性定位装置及模具左侧采用带斜面的定位块进行定位，保证了坯料的定位精度。由于该机构较大且占据压力机正前方位置，对安装、调整和拆卸模具带来不便，因此，只适于大批量生产。

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