一种多功能箱包冲铆机的研制

史云霞，符爱红

（南通纺织职业技术学院，江苏 南通 226007）

某箱包企业接到50万只超市购物袋生产任务，该种购物袋两侧分别设有挂钩，挂钩挂在购物车上，从而实现购物篮的作用。挂钩为塑料件，与购物袋用3个铆钉联接。以往生产是用铆钉机单只铆钉逐个冲铆，效率低，不易控制铆接位置，在生产过程中多次发生操作工冲到手指的安全事故。为改善生产条件，南通纺织职业技术学院与该企业联合研制开发了一种多功能箱包冲铆机。

1 工艺设计及冲铆机的设计要求

1.1 铆接工艺设计

购物袋要求半空心铆钉加垫片铆接，为提高购物袋牢度，在袋口内增加了钢制加强板。传统铆钉机生产时，铆接冲孔一次完成。如图1所示，

图1 传统冲铆方式

操作者将一只垫片放入凹模，再将购物袋和挂钩放在凹模上，踩下脚踏开关，铆钉通过挂钩孔依次穿入面料、加强板、面料和垫片，在凹模处发生卷边，完成铆接。

购物袋和挂钩放置时没有定位，铆接位置全由操作工人的经验决定，容易出现铆钉与挂钩孔不同心，而引起品质纠纷。

在冲铆机的研制过程中，我们更改了铆接工艺，先冲孔后铆接。如图2所示。

图2 本案铆接工艺

操作者在凹模内放入3枚铆钉，再放挂钩、购物袋（铆钉分别穿入挂钩孔和面料上事先打出的孔）、垫片，踩下脚踏开关，冲头（冲头下端带卷边槽）向下冲击铆钉，铆钉卷边完成铆接。

采用冲孔→铆接的工艺方式，能保证铆接位置，较冲铆同时完成的工艺效率低，但考虑一次动作同时实现3只铆钉的冲铆，并且改善操作条件，提高了安全性，决定采用冲孔→铆接的生产工艺。

1.2 冲铆机的设计要求

采用先冲孔后铆接的生产工艺，势必要求增加冲孔设备和铆接设备的种数和台数，这显然不合适。因此要求设计的冲铆机能够实现一机多能，即一台设备能够实现冲孔和铆接两种功能。

箱包生产属于劳动力密集型生产模式，因为工人操作不熟练或疲劳操作，极易出现手脚不协调，而使冲头冲到手指的安全事故，因此，要求设计的冲铆机增加安全裕度，防止手脚不协调而出现误操作。

箱包生产属于订单式生产，产品的不唯一性，决定了企业不希望设备成为某种产品的专机，要求设计的冲铆机能满足不同类型箱包的生产，甚至当做传统冲铆机使用。

2 总体方案设计

2.1 动力源的选择

冲压设备的动力有机械式、气动及液动共3种形式。液动是利用液体（油或水基液体）压强通过静压力慢速下压，主要用于压力设备；机械式冲床是刚性的，通过惯性力快速下压，但不能调速、调压力；气动工作原理与液动类似，是通过压缩空气传递动力，可实现无级调速和调节压力。

冲铆机一般使用机械式和气动两种动力形式。气动冲铆机相比较机械式冲铆机结构简单，安全性高，但冲压力小，因气体可压缩性的影响，其刚性不如机械式的高，对于本案，考虑冲铆力要求不大、制造工艺、企业条件等因素，选择气动作为冲铆机的动力方式。

2.2 主要结构

如图3所示，多功能箱包冲铆机主要由工作台1、立柱 2、机体 5、横单 6、气缸 8、上模 15、下模 16 等组成。

图3 多功能箱包冲铆机结构示意图

（1）工作台1为铸铁件，其上装配2根立柱，2根立柱顶端装有横单6，机体5套装在两立柱上。工作时机体与立柱处于锁紧状态，试模时通过旋转横单上调整手轮11，手轮下端螺杆旋转带动机体沿着两根立柱2作上下移动，实现冲模上下位置调整。

（2）机体上装有气缸，压缩气体进入气缸8上腔，气缸活塞带动上模和两个导柱9向下运动，完成冲铆的合模动作，按下开关盒10上的手动开关或脚踏开关17，电磁阀12动作，压缩气体进入气缸8下腔，气缸活塞带动上模向上运动，完成分模动作。

（3）通过调节压力调节旋钮4，可调节压缩气体的压力大小，从而调节冲铆力的大小；通过调节速度调节旋钮7，可改变气体流量的大小，从而改变气缸活塞的运动速度，实现冲铆速度的改变；通过调整行程开关13，可改变气缸的运动行程，从而实现开合模高度的调整。

（4）上模15通过快换螺钉14与模柄孔连接，下模16通过压板固定在工作台上。更换冲孔模或铆接模，可实现冲孔或铆接两种功能；当更换产品时，只需重新设计制作模具，更换模具即可实现不同形状规格的产品冲铆。

3 气动控制系统

气动控制系统如图4所示，由气缸、调压阀、电磁换向阀、行程开关等组成。每按一次手动开关或脚踏开关，电磁阀得电换向，压缩气体进入气缸上腔，活塞带动上模向下运动，到达合模要求位置时，触发行程开关，电磁阀得电换向，压缩空气进入气缸下腔，活塞带动上模向上运动，完成分模动作。

图4 多功能箱包冲铆机气动控制系统图

4 主要技术参数及运用情况

4.1 主要技术参数

详见表1所列。

表1 多功能箱包冲铆机的主要技术参数

4.2 运用情况

（1）铆接品质。经过试用阶段的多次铆接实验，采用调节行程开关位置改变冲头极限位置，保证了铆钉卷边品质；通过调节压力调节旋钮4，可调节压缩气体的压力大小，从而调节冲铆力的大小，保证铆接品质。

（2）操作安全性。设计了手动和脚踏两种开关形式，当本设备进行面料冲孔时，采用脚踏控制模式，提高加工效率；当本设备进行铆接时，可改用手动控制模式，以避免由于操作者手靠近冲铆位置，当操作不熟练或疲劳操作时，出现手脚不协调而冲到手指的安全事故。

（3）效率。因为没有自动送铆钉装置，每次铆接需要人工放置铆钉、挂钩、购物袋、垫片，铆接速度不高，效率较低。若配备自动送铆钉机构或是增加工位，则可大幅提高铆接效率。

5 结束语

多功能箱包冲铆机结构紧凑，运行平稳，可靠性强，具有明显的实用价值与推广价值，已于2011年6月试制成功，并已获专利。

[1]史云霞，卞雪松.多功能箱包冲铆机[P]中国：201120339125.9，2011-09.

[2]李晓静，李双义，张连洪．自冲铆接工艺的研究及改进措施[J]．天津理工大学学报，2005，（10）：61-64

[3]刘瑞军．半空心自冲铆接机的研究与设计[D]．天津：天津大学，2005.

[4]胡守东，潘洪流，孟祥革．CCI型铝铆钉铆接机的研制[J].机车车辆工艺，2007，（1）：31-32.