【摘要】介紹了汽車翼子板開卷落料模設計過程，分析了電機滾輪輸送裝置及磁性滾輪送 料機構的設計步驟和工作原理。
關鍵詞：電機滾輪；輸送裝置；排樣圖；落料模
1 引言
開卷落料模是一種多工步的落料模，其主要特點 是生產效率高，製件的衝裁質量好，適合於大量生 產。開卷落料模因製件形狀、排樣、板料碼垛方式等 的不同而有所不同，形式也多種多樣，本文主介紹一 種新的、帶滾輪輸送裝置的開卷落料模及兩種形式的 滾輪輸送裝置：一種是電機滾輪輸送裝置；另一種是 磁性滾輪輸送裝置。
2 帶電機滾輪輸送裝置的開卷落料模及託料 裝置
上海大眾某項目——翼子板，需設計開卷落料模 和電機滾輪輸送裝置。該模具要完成左右件的板料 落料，其排樣也就按左右件的順序排樣，如圖1所示。
圖1 排樣圖
這種排樣既滿足用戶要求又能大大提高板料的 利用率，但這種排樣的步距為兩個翼子板，衝壓一次 同時出現兩片料，後一片料可由輸送帶直接輸出，但 前一片料因為已經與條料分離無法輸送。為了解決 這一問題，設計了電機滾輪輸送裝置。該落料模的 工作過程是：當上模打開時，下模託料架抬起，在模 具的中間位置設計了一組基準塊，是對開卷料第一 片料端的粗定位，板料位置確定後，開卷線壓機的滑 塊開始運動。因上模回位氮缸（750kg）力量大於下 模抬起氮缸（250kg），故上模把下模託料架壓下（下 面有限位塊限位），卷料落在下模鑲塊上，上模聚胺 酯壓料，上模鑲塊合入，進行修邊。滑塊打開，託料 架抬起，板料向前運動一個步距（1,837mm），再一次 合模，這一次合模既會按排樣修邊、也會把板料端部 廢料切下。壓機滑塊打開時，電機滾輪輸送裝置開 始工作——即電機滾輪下部氣缸把從動輪抬起，板 料被夾在主動輪與從動輪之間，靠主動輪的旋轉把 板料輸出到壓機輸送帶，進行碼垛，完成一個工作循 環。從第二個工作循環開始，左、右件在模具前端被 分開，即後一製件直接落入輸送帶，前一製件被滾輪 輸出到輸送帶，機械手能夠自動實現左、右件分類碼 垛。圖2所示為下模裝配圖。
下模託料裝置用的是焊接託架，在託架上均勻的 安裝著託料滾輪，整個託料裝置用導柱導向，用限位 螺釘限位，託架抬起是靠氮缸來完成的，抬起行程為 22mm，這個高度是板料安全進入滾輪的保證。上模 回位氮缸行程（23mm）不小於抬起氮缸行程，下模託 料裝置只有在合模時處於回位狀態，滑塊打開便處於 抬起狀態。
圖3所示為上、下合模局部剖視圖，從剖視圖可以 看到回位氮缸、抬起氮缸及託料架與滾輪之間的行程 關係。
圖4所示是下模託料裝置。為了使卷料的前端在 進料時順暢，託料架進料側的一端通常與平面成小角 度的銳角焊接，本圖成15°角。
圖4 限位、導向及抬起氮缸在託料裝置上的布置 1.託料輥 2.限位塊 3.抬起氮缸 4.導向裝置 5.限位螺釘
3 電機滾輪輸送裝置
電機滾輪輸送裝置在模具上的安裝如圖5所示， 其工作原理是：電機帶動主傳動輪機構旋轉，當滑塊 打開，從動輪機構氣缸抬起，使板料受夾。板料受夾 時，便被旋轉的主傳動輪機構輸出模具，落入輸送帶。
按照用戶要求，滾輪輸出線速度為50m/min，選用 了日本三菱公司標準的GMTA040-24-L10型電機，其 輸出功率為0.4kW，電壓為200/220V，轉速150~180轉/ min，頻率 50/60Hz。電機與主動軸之間用連軸節 （MFJCWK 70-24-30 MISUMI）連接，如圖6所示。
根據速度與轉速的關係式：V=πdn/1000 可以算 出，滾輪速度 V=70.7m/min。如果想把這個速度值調 低，要採用變頻器加以調解，調到所需要的最佳頻率 值，變頻器為三菱公司生產的FR-E520-0.4K。
電路連接方式為：模具上的 HARTING 插頭連空 氣開關，空氣開關連變頻器，變頻器靠電連接器與電 機相連。這樣，HARTING插頭與壓機上的HARTING 插座連接，一個完整的電路系統便形成了。圖7為電 路連接示意圖。
主、從動軸材料均為40Cr，硬度40~50HRC。兩 端 壓 配 入 帶 座 軸 承 ，帶 座 軸 承 外 又 裝 有 固 定 環 （SCSBN30-38_MISUMI），這兩個固定環能夠給軸承 預緊。再設計合適的支座將主傳動輪機構固定在模 具的適當位置——即主動軸旋轉時，剛好能把板料輸 出到輸送帶，如圖8所示。
從動輪機構靠氣缸抬起，用兩組舉升導向合件 導向，氣缸回程用限位塊限位，氣缸行程（25mm）大 於從動滾輪靠在主動滾輪上的距離（20mm），只有靠 從動輪把板料擠在主動輪上，板料才能被旋轉的主 動輪輸出。
滾輪為外圈有尼龍套的鋼質滾輪，滾輪與主、從 動軸之間為H7/f6間隙配合，並有鍵連接，滾輪兩端用 擋片固定位置，擋片材料為T10A。
4 磁性滾輪送料機構
在一汽大眾某項目左、右縱梁蓋板開卷落料模 中，設計了磁性滾輪送料機構。在該模具中磁性滾輪 的作用也是解決後一製件輸出模具的問題（即兩件分 開後，前一製件直接落入輸送帶，後一製件靠磁滾輸 出到輸送帶），之所以用磁滾是因為它對板件有吸附 定位的作用。但如果磁滾與板件直接接觸，又容易把 板件劃傷，所以設計時是磁滾與尼龍滾間隔布置，尼 龍滾直徑比磁滾直徑大1mm，這樣板件既可以被吸附 定位，又不致於被劃傷，很安全的到達輸送帶了。設計步驟如下：
（2）第二，根據節拍確定軸的轉速，根據軸的轉速 確定馬達參數。馬達與軸之間用鏈輪傳遞扭矩。
（3）第三，根據滾輪裝置的重量、滾輪需要抬起的 行程確定氣缸直徑及行程。將上面提到需要計算的數值進行圓整後，軸、滾 輪、鏈輪、馬達等部件便可一一確定了。圖9所示為這 種裝置的外觀圖，頂起氣缸和氣動馬達用同一個氣路 系統即可完成。
圖10所示為磁性滾輪送料機構在模具上的安裝 位置，前一製件直接被輸送帶輸出，後一製件需要用 磁滾輸出到輸送帶上。
所選鏈輪型號為08A，節距值12.7。根據最小鏈 輪齒數≥9，初定馬達用鏈輪為 10 齒，考慮安裝空間 及優化設計的原理，軸用鏈輪選擇了 11 齒。軸與馬 達之間中心距初定為 p=150，鏈輪節數根據公式 Lp= 2a0/p+（Z1+Z2）/2+C/a0×p，計算並圓整後為34節，再精 確計算中心距值為 149.22。由此，此裝置可進行設 計了。
軸端軸承為 15×35×11 202 GB276-89，考慮軸的 長度與直徑比值較大，在軸的中間位置加一個支承軸 承，與軸 H7/h6 配合。中間支承軸承為 25×47×12 105 GB276-89，軸端軸承外側用軸用彈性擋圈固定。
抬起氣缸為CA1F63-50_SMC。按工廠氣源壓力 0.5MPa計算，可抬起98公斤重量，完全滿足要求。氣 缸兩側的行程限位裝置可調解氣缸行程。軸系統在 固定裝置的導軌內導滑、限位，圖11所示為磁滾送料 裝配圖。
電機滾輪輸送裝置結構上比磁性滾輪輸送裝置 複雜，需要的安裝空間大，而且需要一套繁瑣的電氣 系統，但電機滾輪輸送裝置對板料有定位穩定及校平 的作用。磁性滾輪輸送裝置結構相對簡單，只要有氣 源就能實現其功能。但究競採用哪種輸出方試，一是 看製件，再就是看用戶了。
備註：
作者：薛彥華，周化圓，王詩瑤 一汽模具製造有限公司（吉林長春 130011）
文章已刊載在《模具製造》2019年12月刊，版權歸作者所有，轉載請註明出處，謝謝！