梁 睦 梁東凱

（①中原工學(xué)院機(jī)電學(xué)院，河南鄭州450007;②河南省煤炭高級(jí)技工學(xué)校，河南新鄭 451199）

在與美國(guó)杜邦公司合作生產(chǎn)的腈綸設(shè)備中，有一種簾子網(wǎng)版，需要在3 050 mm×410 mm的不銹鋼板上制35 489個(gè)4.76 mm×1.19 mm的長(zhǎng)圓孔，網(wǎng)眼孔形布局如圖1所示。

筆者當(dāng)時(shí)面臨的加工難題有兩個(gè):

其一:如此密集的網(wǎng)眼布局（直接按3.57 mm×3.175 mm呈品字形布置沖頭），沖頭在沖模上無(wú)法固定;

其二:原有沖床數(shù)控進(jìn)給機(jī)構(gòu)的工作行程是:X坐標(biāo)（長(zhǎng)度方向）為2200 mm，Y坐標(biāo)（寬度方向）為1200 mm;可滿足一般國(guó)產(chǎn)鋼板（尺寸為2 100 mm×1 000 mm）網(wǎng)板的沖孔加工要求;但是原設(shè)備進(jìn)給絲杠長(zhǎng)度只有2 500 mm，無(wú)法滿足3 050 mm的進(jìn)給長(zhǎng)度加工要求。

為解決加工難題，筆者首先采用了套沖工藝，解決沖頭固定的難題。即沖頭按6.35 mm×10.71 mm間隔呈品字形（如圖2中陰影的長(zhǎng)圓孔）布局，每次縱向間歇性進(jìn)給7.14 mm。具體做法是:用一20 N·m、步距角1.8°的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，驅(qū)動(dòng)一直徑40 mm、螺距3 mm的單頭絲杠，每次轉(zhuǎn)動(dòng)476個(gè)步距角，間歇性進(jìn)給7.14 mm，由沖頭相對(duì)鋼板沖孔一次。累積沖孔形成的網(wǎng)眼布局如圖2所示。

脈沖數(shù)計(jì)算如下:

板料相對(duì)于沖頭每前進(jìn)7.14 mm，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠需要轉(zhuǎn)動(dòng)的角度為:

折算成步進(jìn)電動(dòng)機(jī)需要輸入的脈沖電流數(shù)為:

上述計(jì)算中:L為欲沖孔板料每間歇性進(jìn)給一次需要前進(jìn)的距離;S為絲杠導(dǎo)程;φ為板料每間歇性進(jìn)給一次，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)需要驅(qū)動(dòng)絲杠連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度;θ為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角;N為板料每間歇性進(jìn)給一次，驅(qū)動(dòng)電源需要向步進(jìn)電動(dòng)機(jī)輸入的脈沖電流數(shù)。

采用上述套沖工藝的優(yōu)點(diǎn)是:解決了沖頭固定和連續(xù)沖孔工藝的基本難題，為原設(shè)備改造提供了最經(jīng)濟(jì)的可行性方案。但是其缺陷也是十分明顯的，在沖孔后的鋼板兩頭，各留下一排漏沖的虛位，以待另外補(bǔ)沖。

加長(zhǎng)絲杠是解決進(jìn)給行程最簡(jiǎn)單的方法，但需要在加長(zhǎng)絲杠的同時(shí)加長(zhǎng)滑座［1］，并重新考慮進(jìn)給滑座的合理支撐，其改造工作量大、成本高、改造工期時(shí)間較長(zhǎng)，不僅難于滿足生產(chǎn)進(jìn)度的時(shí)間要求以及停機(jī)改造工期太長(zhǎng)對(duì)近期生產(chǎn)任務(wù)的完成，也有十分不利的影響。另外，加長(zhǎng)絲杠的方案缺乏現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)變的靈活性，如這次為滿足3 100 mm的板長(zhǎng)進(jìn)給要求改造了沖床，下次再有更長(zhǎng)的產(chǎn)品仍然難以加工［2］，因此，這不是一個(gè)很好的改造方案。為此，我們采用了增加定、滑尺工裝，重復(fù)定位，分段沖孔的工藝方案。圖3所示為改進(jìn)后的板料重復(fù)定位進(jìn)給機(jī)構(gòu)。

圖4所示為始沖狀態(tài)。我們?cè)谠_(tái)6上固定了1根3 750 mm長(zhǎng)的定尺14，并在定尺14上安裝1根3 300 mm長(zhǎng)的滑尺10，滑尺長(zhǎng)度以加工板長(zhǎng)而定［3］（本方案加工板長(zhǎng)為3 100 mm），以保證被加工板料的長(zhǎng)度固定要求;定尺長(zhǎng)度依滑尺重復(fù)定位要求（定位滑塊設(shè)置）及定位后系統(tǒng)剛度要求而定。沖孔加工前，被加工板料4由板料定位塊5、13定位后，用夾鉗8夾持固定在滑尺10上，在滑尺一端固定一撞塊11，并將死擋鐵12緊靠在撞塊11上（以備將來(lái)為提高功效重復(fù)定位之用），然后將滑尺10與定尺14間用T型螺釘固定［4］。沖孔加工時(shí)，先將板料中心對(duì)準(zhǔn)沖頭中心，利用原數(shù)控小孔沖床控制系統(tǒng)的數(shù)顯脈沖數(shù)確定位置，并保證此時(shí)滑座進(jìn)給行程大于板料長(zhǎng)度的一半。

然后開(kāi)動(dòng)沖床，使板料由中間向一邊沖孔加工，按數(shù)顯脈沖技術(shù)操作，完成板料進(jìn)給一半行程的沖孔后停機(jī)，這時(shí)沖孔已達(dá)到被沖孔板料一頭的邊緣，如圖5一半沖程所示。

緊接著如圖6滑尺定位所示，松開(kāi)定尺6與滑尺2間的緊固T型螺釘，抽動(dòng)滑尺2，使板料中心回到?jīng)_頭中心加一步進(jìn)給量的位置（圖中兩排孔中間空位），并考慮沖孔后板料的延伸量，盡量保證續(xù)沖后，對(duì)接處的孔距誤差小于±0.1 mm，再將另一死擋鐵4靠緊滑尺定位后的另一端［5］（為下一步重復(fù)定位方案之用），并固定在定尺6上，用T型螺釘固定定尺6、滑尺2。

然后再開(kāi)動(dòng)沖床反向進(jìn)給（如前一半沖孔時(shí)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，在滑尺相對(duì)于定尺移動(dòng)、固定后，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)應(yīng)驅(qū)動(dòng)絲杠按逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)），按脈沖數(shù)顯完成另一半板料進(jìn)給行程的沖孔加工。如圖7所示，在采用了重復(fù)定位的分段沖孔工藝后，原來(lái)套沖工藝漏沖的那一排孔，也得到了十分合理的補(bǔ)沖，使加工工藝圓滿地達(dá)到了圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的技術(shù)要求。

由此完成了一次板料全長(zhǎng)行程的沖孔初步調(diào)整操作。進(jìn)一步比較沖孔對(duì)接處的缺陷，逐步調(diào)整死擋鐵3的位置，使兩次沖程連接處的孔距誤差小于±0.1 mm，直到對(duì)接處滿足要求為止。這樣死擋鐵1與3不再變動(dòng)，利用撞塊2相對(duì)于兩處死擋鐵的固定位置重復(fù)定位，操作即可加快。裝夾板料后（板料相對(duì)滑尺也有一個(gè)死定位），讓滑尺靠緊定尺一端的死擋鐵，用T型螺釘固定定尺與滑尺，開(kāi)動(dòng)沖床，按脈沖數(shù)顯示完成板料一半行程的沖孔加工;松開(kāi)T型螺釘，抽動(dòng)滑尺，使滑尺上固定的撞塊靠緊定尺另一端的死擋鐵（這就是文中所提的重復(fù)定位），擰緊T型螺釘，固定定尺滑尺（不再考慮沖孔對(duì)接問(wèn)題），開(kāi)動(dòng)沖床反向進(jìn)給，按脈沖數(shù)顯示完成另一半的板料沖孔加工，卸料、裝料，然后再重復(fù)這一操作過(guò)程。

采用此改造方案，在2個(gè)死擋鐵沒(méi)有固定前，由于每次沖孔到一半時(shí)，都需要仔細(xì)對(duì)接下一半的沖孔位置，否則就會(huì)出現(xiàn)次品、甚至是廢品，所以生產(chǎn)效率較低，每一張板料需要沖孔35～40 min。在死擋鐵位置固定后，利用撞塊相對(duì)于死擋鐵間固定位置的重復(fù)定位，每張板料的沖孔加工時(shí)間可減少20～25 min，十分明顯地提高了加工質(zhì)量和效率。另外，板料沖孔長(zhǎng)度可以拓寬為0～4 800 mm，原設(shè)備改造工作量小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，用少量的改造資金解決了生產(chǎn)關(guān)鍵問(wèn)題。因此筆者認(rèn)為，對(duì)于長(zhǎng)板沖孔中小批量生產(chǎn)，在進(jìn)給絲杠不夠長(zhǎng)的情況下，采用定滑尺機(jī)構(gòu)重復(fù)定位，分段沖孔工藝是一種行之有效、切實(shí)可行的方案。筆者采用此方案，順利地解決了進(jìn)口板料出口產(chǎn)品加工的技術(shù)難題，為企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］濮良貴.機(jī)械設(shè)計(jì)［M］.北京:高等教育出版社，2007:380－408.

［2］孫桓，陳作模.機(jī)械原理［M］.北京:高等教育出版社，2005:196－227.

［3］黃平.常用機(jī)械零件及機(jī)構(gòu)圖冊(cè)［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，1999:392－413.

［4］黃真.空間機(jī)構(gòu)學(xué)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1991:113－120.

［5］成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)圖冊(cè)［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2000:203－251.