管材連續(xù)多向的全自動沖孔機設計

一、工藝分析

例設某圓管系列管材，該管材為光伏太陽能、各類空調及冰箱制冷設備上的一個配件，市場需求量大。

該管材已系列化、規(guī)格化，材料為紫銅或鋁合金，管材壁厚為0.5~1.0mm，

其主要特征為：在管的一端需沖出24個均布的φ（2~3）mm小孔，在另一端沖切1個3mm×2mm的槽，

管的直徑為φ（11.6~25.2）mm，長度為（100~200）mm；不同的設備要求的管徑、長度及小孔的直徑不同。

傳統(tǒng)的加工方法主要特點如下。

（1）采用壓力機利用模具通過7道工序才能將管材成形。

一方面沖孔與切槽是分開成形，一般先沖切槽后沖孔；

另一方面在外徑方向均勻分布6排，每排4個共24個小孔，需要6次定位進行沖孔，位置度難以保證。

每副模具與一臺沖床需要一個操作工，生產成本高，無法滿足大批量生產；

且工序越多，成形管材的尺寸精度越低，特別是管材的位置度難以保證，廢品多。

（2）由于管材的管徑與需要沖裁的小孔直徑不同，即管材的系列化會衍生許多尺寸規(guī)格的管材。

不同尺寸的管材需要不同的模具與之匹配，模具的通用性低、互換性差，需要的模具數(shù)量多，生產成本高，也不便于管理。

（3）沖孔與切槽工序均需人工送料，無法實現(xiàn)自動化生產，生產效率低，

同時由于成形工序多，導致生產時占用場地大、人力和設備多、管材或半成品周轉需要的容器多。

二、全自動沖孔機

為解決傳統(tǒng)加工方法遇到的難題，采用一套自動化設備完成管材的連續(xù)加工生產，通過更換個別部件和調整相關位置或尺寸，可以實現(xiàn)系列化生產。

三、沖孔設備工作原理

（1）將沖切的管材放入儲料箱，儲料箱根據(jù)管材的尺寸規(guī)格設計容量，儲料至少500支。

（2）儲料箱設計15°傾角，有利于管材通過自重下落，

（3）而在至低位置利用調整系統(tǒng)根據(jù)管徑調整至每次只有1支管材順利落下。

（4）當從儲料箱落下的1支管材到送料機構的送料板上，氣缸調整送料機構向前到設定的位置。

（5）抓料送進機構從送料塊上進行抓料后，氣缸推動抓料送進機構向前運動到設定的位置，

（6）管材將套入并固定在沖孔機構上的沖孔凹模上。

（7）實際生產中，抓料爪可以根據(jù)管材的管徑進行調整，

（8）設置彈性結構，有利于抓緊管材，確保在沖切過程中管材穩(wěn)定。

（9）當沖切完成后，氣缸回程將管材拉出并打開抓料爪，管材自行落下。

（10）沖孔凹模設計為空心薄壁結構，壁厚設計為3mm，便于沖切完成后通過壓縮空氣清除廢料，

（11）同時沖切槽機構也在氣缸的作用下向前運動到設定位置，

（12）在該過程中，沖切槽機構上的切槽凹模將逐漸插入管材中，與沖孔凹模一起對管材進行定位，

（13）但抓料爪仍然抓緊管材，可以保證管材在沖切過程中的牢靠和穩(wěn)定。

（14）當抓料送進機構將管材送入沖孔凹模所設定的位置時，沖孔機構開始沖孔，沖孔采用3次對沖的方式進行。

（15）每次對沖時間可設置在1.5s內完成，可使整個設備結構尺寸更為緊湊。

（16）沖孔機構主要由支承板、6個氣缸、沖孔凸模連接滑塊和沖孔凸模鑲件及凸模組成。

（17）沖孔機構采用連接滑塊和沖孔凸模鑲件是為了實現(xiàn)管材系列化生產，

（18）當沖孔的直徑變化時只需更換凸模，而且拆卸和安裝方便。

（19）由于采用氣動壓力，為了減小氣缸尺寸，凸模安裝采用臺階式，避免了沖孔時沖裁力集中，不出現(xiàn)至大沖裁力。

（20）當沖孔完成后，沖切槽口的滑塊在氣缸的作用下向下運動完成槽口的沖切。

（21）當槽口完成沖切后，沖切槽機構回程，然后抓料送進機構回程，完成1支管材的加工，系統(tǒng)將重復以上動作實現(xiàn)自動化生產。