带滚轮输送装置开卷落料模设计

薛彦华，周化圆，王诗瑶

一汽模具制造有限公司（吉林长春 130011）

1 引言

开卷落料模是一种多工步的落料模，其主要特点是生产效率高，制件的冲裁质量好，适合于大量生产。开卷落料模因制件形状、排样、板料码垛方式等的不同而有所不同，形式也多种多样，本文主介绍一种新的、带滚轮输送装置的开卷落料模及两种形式的滚轮输送装置：一种是电机滚轮输送装置；另一种是磁性滚轮输送装置。

2 带电机滚轮输送装置的开卷落料模及托料装置

上海大众某项目——翼子板，需设计开卷落料模和电机滚轮输送装置。该模具要完成左右件的板料落料，其排样也就按左右件的顺序排样，如图1所示。

图1 排样图

这种排样既满足用户要求又能大大提高板料的利用率，但这种排样的步距为两个翼子板，冲压一次同时出现两片料，后一片料可由输送带直接输出，但前一片料因为已经与条料分离无法输送。为了解决这一问题，设计了电机滚轮输送装置。该落料模的工作过程是：当上模打开时，下模托料架抬起，在模具的中间位置设计了一组基准块，是对开卷料第一片料端的粗定位，板料位置确定后，开卷线压机的滑块开始运动。因上模回位氮缸（750kg）力量大于下模抬起氮缸（250kg），故上模把下模托料架压下（下面有限位块限位），卷料落在下模镶块上，上模聚胺酯压料，上模镶块合入，进行修边。滑块打开，托料架抬起，板料向前运动一个步距（1,837mm），再一次合模，这一次合模既会按排样修边、也会把板料端部废料切下。压机滑块打开时，电机滚轮输送装置开始工作——即电机滚轮下部气缸把从动轮抬起，板料被夹在主动轮与从动轮之间，靠主动轮的旋转把板料输出到压机输送带，进行码垛，完成一个工作循环。从第二个工作循环开始，左、右件在模具前端被分开，即后一制件直接落入输送带，前一制件被滚轮输出到输送带，机械手能够自动实现左、右件分类码垛。图2所示为下模装配图。

图2 下模装配图

下模托料装置用的是焊接托架，在托架上均匀的安装着托料滚轮，整个托料装置用导柱导向，用限位螺钉限位，托架抬起是靠氮缸来完成的，抬起行程为22mm，这个高度是板料安全进入滚轮的保证。上模回位氮缸行程（23mm）不小于抬起氮缸行程，下模托料装置只有在合模时处于回位状态，滑块打开便处于抬起状态。

图3所示为上、下合模局部剖视图，从剖视图可以看到回位氮缸、抬起氮缸及托料架与滚轮之间的行程关系。

图3 合模局部剖视图

图4所示是下模托料装置。为了使卷料的前端在进料时顺畅，托料架进料侧的一端通常与平面成小角度的锐角焊接，本图成15°角。

图4 限位、导向及抬起氮缸在托料装置上的布置

3 电机滚轮输送装置

电机滚轮输送装置在模具上的安装如图5所示，其工作原理是：电机带动主传动轮机构旋转，当滑块打开，从动轮机构气缸抬起，使板料受夹。板料受夹时，便被旋转的主传动轮机构输出模具，落入输送带。

图5 电机滚轮输送装置在模具上的安装

按照用户要求，滚轮输出线速度为50m/min，选用了日本三菱公司标准的GMTA040-24-L10型电机，其输出功率为0.4kW，电压为200/220V，转速150～180转/min，频率50/60Hz。电机与主动轴之间用连轴节（MFJCWK 70-24-30 MISUMI）连接，如图6所示。

图6 电机与主轴之间用连轴节连接

根据速度与转速的关系式：V=πdn/1000可以算出，滚轮速度V=70.7m/min。如果想把这个速度值调低，要采用变频器加以调解，调到所需要的最佳频率值，变频器为三菱公司生产的FR-E520-0.4K。

电路连接方式为：模具上的HARTING插头连空气开关，空气开关连变频器，变频器靠电连接器与电机相连。这样，HARTING插头与压机上的HARTING插座连接，一个完整的电路系统便形成了。图7为电路连接示意图。

图7 电路连接示意图

主、从动轴材料均为40Cr，硬度为40～50HRC。两端压配入带座轴承，带座轴承外又装有固定环（SCSBN30-38_MISUMI），这两个固定环能够给轴承预紧。再设计合适的支座将主传动轮机构固定在模具的适当位置——即主动轴旋转时，刚好能把板料输出到输送带，如图8所示。

图8 主、从动轮装配局部图

从动轮机构靠气缸抬起，用两组举升导向合件导向，气缸回程用限位块限位，气缸行程（25mm）大于从动滚轮靠在主动滚轮上的距离（20mm），只有靠从动轮把板料挤在主动轮上，板料才能被旋转的主动轮输出。

滚轮为外圈有尼龙套的钢质滚轮，滚轮与主、从动轴之间为H7/f6间隙配合，并有键连接，滚轮两端用挡片固定位置，挡片材料为T10A。

4 磁性滚轮送料机构

在一汽大众某项目左、右纵梁盖板开卷落料模中，设计了磁性滚轮送料机构。在该模具中磁性滚轮的作用也是解决后一制件输出模具的问题（即两件分开后，前一制件直接落入输送带，后一制件靠磁滚输出到输送带），之所以用磁滚是因为它对板件有吸附定位的作用。但如果磁滚与板件直接接触，又容易把板件划伤，所以设计时是磁滚与尼龙滚间隔布置，尼龙滚直径比磁滚直径大1mm，这样板件既可以被吸附定位，又不致于被划伤，很安全的到达输送带了。

设计步骤如下：

（1）第一，根据所传递扭矩粗略计算轴的平均直径（D=0.05×）。轴的直径确定了，磁滚及尼龙滚的直径也就不难确定了。当然这几个数值都是过程数值而不是最终数值。

（2）第二，根据节拍确定轴的转速，根据轴的转速确定马达参数。马达与轴之间用链轮传递扭矩。

（3）第三，根据滚轮装置的重量、滚轮需要抬起的行程确定气缸直径及行程。

将上面提到需要计算的数值进行圆整后，轴、滚轮、链轮、马达等部件便可一一确定了。图9所示为这种装置的外观图，顶起气缸和气动马达用同一个气路系统即可完成。

图10所示为磁性滚轮送料机构在模具上的安装位置，前一制件直接被输送带输出，后一制件需要用磁滚输出到输送带上。

所选气动马达为BOSCH公司生产的O 607 953 310型，扭距3.7Nm，空载转速1,700转/min（其线速度为133m/min），输出功率180W，出口螺纹右旋，马达靠气路调节阀控制转速（Qt=q×n，q值一定，则n只与流量有关），故线速度可调。

所选链轮型号为08A，节距值12.7。根据最小链轮齿数≥9，初定马达用链轮为10齿，考虑安装空间及优化设计的原理，轴用链轮选择了11齿。轴与马达之间中心距初定为p=150，链轮节数根据公式Lp=2a0/p+（Z1+Z2）/2+C/a0×p，计算并圆整后为34节，再精确计算中心距值为149.22。由此，此装置可进行设计了。

轴端轴承为15×35×11 202 GB276-89，考虑轴的长度与直径比值较大，在轴的中间位置加一个支承轴承，与轴H7/h6配合。中间支承轴承为25×47×12 105 GB276-89，轴端轴承外侧用轴用弹性挡圈固定。

图10 磁性滚轮送料机构在模具上的安装位置

抬起气缸为CA1F63-50_SMC。按工厂气源压力0.5MPa计算，可抬起98公斤重量，完全满足要求。气缸两侧的行程限位装置可调解气缸行程。轴系统在固定装置的导轨内导滑、限位，图11所示为磁滚送料装配图。

电机滚轮输送装置结构上比磁性滚轮输送装置复杂，需要的安装空间大，而且需要一套繁琐的电气系统，但电机滚轮输送装置对板料有定位稳定及校平的作用。磁性滚轮输送装置结构相对简单，只要有气源就能实现其功能。但究竞采用哪种输出方试，一是看制件，再就是看用户了。

图11 磁滚送料装置装配图