冲床冲压的自动送料装置如何设计【详细介绍】

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高精度、高速冲压生产线通常是与开卷校平、自动送料、废料处理等组成加工系统，制桶设备生产厂为了提供成套的自动化设备，必然要开发研制各种类型的附属装置。

对常速压力机，用一副模具进行落料或冲孔时，采用普通的送料装置即可满足产品精度要求；而对于高精度、高速压力机，使用普通结构的送料装置就显然不能满足产品的精度要求。

机床的精度再高，送料精度上不去，生产出的冲压件仍是废次品。

所以送料装置设计及精度问题也很重要。

影响送料精度的因素如上所述，对于行程次数在200次/分以下的常速压力机，可采用普通辊轴式送料装置；但对于行程次数为100～2000次/分的高速、高精度压力机，要求送料装置也高速化，当送料速度达30m/min，送料节距达200mm以上时，采用普通的送料装置，送料精度就满足不了要求。

要研制高精度的送料机构，必须先了解影响送料精度的因素。

送料精度与送料装置的设备、制造、生产工艺、冲压件材料等方面有关。

（1）设计。

包括机构方案的选择，结构设计的合理性，设计计算误差，误动作计算误差，传动链的长短等；（2）制造。

有加工误差、装配误差、传动机构间隙值；（3）工艺。

有送料速度、送料稳定性、零件形状变化、零件故障；（4）材料厚度的均匀度，表面光滑度等。

尽管影响送料精度的因素是多方面的，但一次送料精度取决于送料速度。

送料装置的平均送料速度为送料进距与每分钟送进次数之乘积，压力机工作期间内、送料所占时间往往只占180°曲轴转角，且送料过程中送料速度不是常数，实际送料高速度约为平均速度的三倍，增大送料速度会降低送料精度，这与提高送料精度的途径相违背，所以应研究其它途径。

提高送料精度的措施在条料或卷料自动化冲压生产中，采用的送料装置有辊式、钳式、夹持式、钩式等。

其中，辊式占有有主要地位，故以辊式为例来讨论，其原理对于其它类型的送料装置具有同样意义。

图1为辊式送料装置简图。

辊轴1和2固定在压力机工作台上，通过偏心轮8、连杆7和单身离合器5等驱动，辊轴工作周期性的转动，间歇地把条料送进，上辊轴1除转动外，还可垂直移动，靠弹簧6压在下辊轴上，由于辊轴与带料间摩擦力作用，使辊轴夹持料3向前送进。

由工作原理分析，为提高送料精度可采取的办法是：由于辊轴与带料间摩擦力的作用，使辊轴夹料送进，所以要防止送料辊与材料之间的相对滑动；送料时加速运输，终止时要突然停止，故要防止送料起始和终了时的加速冲击及行程终点的准确定位。

1、防止送料辊和材料间的相对滑动为了防止送料辊和材料间的相对滑动，可适当提高辊轴对材料的接触压力，设计时可按下式确定压力：式中p——许用接触压力，PaNH——辊子对材料的总压力，NE——材料的弹性模数，PaR——辊子半径，cmL——料宽，cm一般取σy＝0.5σB。

压力的调节可通过调整压紧弹簧或从结构上增大轴径，但为防止转动惯量增大，勿过份增大轴径，一般取R>15h（h为料厚）。

另外，还可以在辊轴表面滚花、铣槽等，以提高辊轴与材料间的摩擦系数来防止辊、料间的滑动。

行程终点准确定位（1）减少送料时传动惯量。

高速送料辊可做成空心结构；辊轴用轻金属制造；单向离合器采用结构小巧的异形辊子摩擦离合器。

（2）安装可靠而完善的制动器。

设计时考虑克服送料惯性运动的制动器；减少滑动的可调压装置；防止反转的制动超越离合器等。

（3）模具上安装定位销，以控制带料位置。

这虽是一个小措施，但往往会起明显效果。

如为某厂设计的多工位压力机，用户提出的辊轴送料精度要求为±0.05mm。

因为以前冲压产品时，一天几十万个，若送料误差几十丝，一天就浪费几百米钢板，为此采取多种措施不见效。

而新设计制造的多工位冲床，利用冲压后下料孔的位置，靠与滑块同步的定位销定位，保证了落料孔距的精度。

3、防止送料开始和终了时加速冲击送料开始和终了时的加速冲击的防止，主要从选择合适的送进机构上考虑。

在送料开始和终了时，材料承受一突然增大的加速度，必然会产生冲击和振动。

在高速送料情况下，冲击和振动急刷增大，送料精度也急剧下降。

因此，对高速送料（v>30m/min），不采用单向摩擦离合器，而采用下述几种运动平稳的步进传送机构。

（1）圆弧凸轮步进机构如图2所示，圆弧面凸轮1像变螺旋角的球面蜗杆，所以也称蜗杆凸轮机构，国外称福开森机构。

从动件滚动2的周向均布若干个圆柱滚子3，滚子的数量一般为6～8个。

凸轮工作表面隆起的截面为梯形，其和滚子保持接触，蜗杆凸轮作等速回转，而从动件产生间歇运动。

对于单头蜗杆凸轮机构，凸轮转一周，从动作转过一个滚子节距。

蜗杆凸轮一般都是以正弦曲线的运动规律设计的，设计时通过改变运动的最大速度。

工作时该机构可保证凸轮工作表面两侧与两介滚子紧密接触，消除了间隙，当螺旋升角过渡到零时，从动件立即停止，惯性很小，故大大减小冲击振动，并且不用制动器就能实现精确定位。

目前，该机构间歇分度时，压力机行程次数已达3000次/分，适用于高速、高精度自动压力机上的送进。

美国明斯特公司研制的60吨力高速自动压力机，最高行程次数为1600次/分，采用福开森机构的辊式送料装置，以120m/min的速度送料，精度达±0.025mm。

（2）圆柱凸轮式步进机构图3所示，圆柱形凸轮1表面有两条凸起的具有一定形状的轮廓，从动件为一圆盘，其端面在半径为R1的圆周上均布一圈滚子A、B、C……。

主动轴4和从动轴3垂直交错，相距R1的凸轮轮廓线正好在其中两滚子之间，当凸轮按图示方向旋转时，圆盘上的滚子B开始进入轮廓的曲线段，凸轮转动驱使从动件2转动，滚子A与轮廓脱开。

当凸轮转过180°时，从动件转动结束，与B接触的轮廓线开始由曲线过渡到直线，同时与B滚相邻的C滚开始和该直线的另一侧接触，凸轮继续转动而圆盘不动实现间歇。

间歇阶段B和C同时贴紧在直线轮廓的两侧，对从动盘起锁紧定位作用。

为保证间歇定位，凸轮直线轮廓宽度b应为相邻两滚子表面间的短距离（图4）。

式中R1——圆盘上滚子中心至圆盘中心距离α——步进角之半，α＝π/2d——滚子直径z——滚子数目，通常z>6～8当合理设计凸轮郭曲线形状时，可使从动件得到理想的运动状况，如小的动荷、无刚性和柔性冲击以及较高的精度等。

它也适用于高速、轻载压力机，并已用于1500次/分的步进动作。

（3）行星轮式步进机构它是利用行星齿轮偏心机构上点的轨迹实现往复运动而送进的。

图5所示行星轮2在绕圆定的中心轮1周转运动时，其上每一点画出属于摆线类的轨迹。

位于圆周上的点画出摆线4，其它点也画出不同的变态摆线。

若中心轮直径为D，行星轮径d＝0.5D，则这些摆线为双叶摆线。

摆线中的行星轮上某一点E，当符合EO1:d:D=1:5:10时，E点画出的摆线如曲线5所示，它在x方向两端各有一段近似直线，当用E点驱动滑块6时，滑块即在x方向往复移动，并在两端各有一段间歇停顿时间。

该机构可用于送料距大而且中速情况下的夹钳送料装置。

它运行平稳，加速度曲线接近正弦曲线，冲击小，设计时只要合理选择参数，计算波凸量，即可得到好的送料精度。

（4）凸轮分度星行轮辊轴式送进机构我国自行设计制造的100吨力高速压力机，它与开卷校平、自动送料、废料处理等装置组成完整自动线。

送料装置采用凸轮分度行星轮辊轴式（见图6），利用一对挂轮（速比1/3～3）组成级差0.5～3.5mm的近百个数列，形成送料进距S的主要部分S1，再用一锥滚无级变速箱通过行星机构将尾数S2轮入料辊，使S＝S1+S2并形成一完全连续的数列。

送料精度主要取决于齿轮精度，凸轮采用正弦曲线，使送料起点与终点加速度为零。

当最高行程次数为700次/分，送料速度达50m/min时，送料精度可达±0.05mm。

4、传动链的问题送料装置的驱动方式是多样的，但为了送料与压力机工作的同步性，一般借助于曲轴或滑块的运输，再通过某些机构传递送料装置的动作。

常用的传动机构是：（1）由曲轴端部偏心轮带动连杆组成曲柄摇杆机构，使单向离合器运动并驱动料辊的拉杆直接传动式；（2）偏心轮带动齿条一齿轮，使单向机构摆动并驱动送料辊的齿轮齿条式；（3）偏心轮通过拉杆、等臂杆将运动传给单向机构的拉杆——杠杆式；（4）滑块上装一斜楔推动齿条齿轮，再通过链轮、链条及齿轮机构的斜楔——齿轮式；（5）装在曲轴端面凸轮通过杠杆机构传动的凸轮杠杆式；（6）其它还有马尔化机构、电磁离合机构及液压传动、气动等。

传动机构的选择对送料精度有一定影响，若把上述传动方式称为直接驱动或间接驱动的话，我们应选择直接驱动式，以避免传动链的过长。

实践证明，直接驱动比间接驱动送料精度高。

曾对一送料装置作过这样的试验，在送料传动链的齿轮上贴一张分度盘并装一固定指针，观察送料误差的变化，发现送料时齿轮旋转角是不均匀的，大误差值在5°左右，这是传动链过长引起的。

原装置由曲轴的一结余齿轮送料分配箱，再由一组伞齿轮分别通过一对齿轮副，再由偏心盘带动凸轮、摆杆牵动超越离合器。

经一组齿轮副传动辊轴送料。

这一系列的传动使间歇增大，加上各构件制造、装配误差，使送料精度明显下降。

后改为滑块直接通过拉杆带动超越离合器使辊轴转动，由间接改为直接传动式，送料精度明显提高。

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