王凯文

（四川交通职业技术学院 轨道交通工程系，四川 成都 611130）

0 引言

随着制造行业的快速发展，对产品质量的要求越来越高，同时对工人的技术素质要求也逐步提高［1］。为了控制产品的质量，降低生产成本，设计并制造能够满足特殊生产需要的专用设备的重要性越来越突出。

为了降低模具成本，将ABS模具产品孔的加工过程安排在模具产品成形之后，采用普通的钻孔方法容易造成孔周边材料发生热塑性变形，影响产品外观和质量，为此研制了一种用于ABS模具产品冲孔的专用设备。

1 ABS模具产品专用冲孔设备结构设计

图1为ABS模具产品专用冲孔设备整体结构，主要由取送料机构、冲孔压力机构、行程检测装置及孔位调节限制装置、控制系统（图1中未示出）等组成。通过更换冲孔模具，可以实现一机多用［2］。

1.1 取送料机构

取送料机构如图2所示。取送料过程通过送料气缸控制，初始状态时，气缸伸出，将待冲孔产品放置于送料板上之后，启动设备，气缸收回，送料板带动工件向右移动到冲孔位置。来料位移传感器用来检测送料板是否到位。

1.2 冲孔压力机构

冲孔压力机构如图3所示。气液增压缸利用压缩空气的压力快速推动缸杆到位后，再利用液压增加压力后达到冲压的目的［3］。通过对气液缸的预压和增压过程进行控制，实现从压紧工件到冲孔的完整过程。压板及模具弹簧的设置可以使工件在冲孔前紧压在模具托盘上，以免冲孔时工件发生移动，影响冲孔质量。

图1 ABS模具产品专用冲孔设备整体结构

图2 取送料机构

图3 冲孔压力机构

1.3 行程检测装置

行程检测装置如图4所示，通过冲孔压力机构上的3个接近位移传感器及来料位移传感器共同检测设备各个机构的工作状态，并将其状态信息送至PLC中，实现冲孔的过程控制。

1.4 孔位调节限制装置

根据模具产品要求需要调节冲孔位置时，可通过调整限位块安装位置来实现。限位块上安装有液压缓冲器，可缓冲送料机构运动的冲击，机械限位螺栓可小幅度调节冲孔位置，同时在限位块上还安装有检测来料到位的来料位移传感器。

2 工作过程分析

ABS模具产品专用冲孔设备工作过程如下：①检查设备状态并开机，控制程序自检；②放置待加工件于模具托盘上，触发启动按钮，设备自动将工件送至冲孔位置；③气液缸控制冲孔压力机构下降，压板将工件紧压在模具托盘上；④冲孔压力机构继续下降触发传感器，此时气液缸开始增压，冲头下移并冲孔；⑤冲孔结束后，气液缸增压行程先恢复，压板与工件及模具托盘保持压力接触，冲头上升，触发位移传感器后，预压行程恢复，同时冲孔压力机构整体上移至初始位置；⑥送料气缸接收到信号，气缸杆伸出，驱动送料板向后移动，退回到送料初始位置。

图4 行程检测装置

3 控制系统设计

该设备通过各个检测传感器获得工作状态信号，并通过触发相应按钮开关由PLC将各个信号转换成指令控制电磁阀动作，从而实现气缸和气液增压缸的顺序动作，完成送料、冲孔、恢复的作业过程。

3.1 孔位调节限制装置

该设备具有手动和自动两种工作模式，手动工作模式下主要进行断电调试［4］，验证送料机构动作、冲孔压力机构的冲头与模具相对位置、气液增压缸预压行程和增压行程的压力等，调试完成之后即可通电正常运行。

采用三菱FX1S-14MR继电器型PLC进行控制，通过电磁阀Y3、Y4、Y5分别控制气液缸预压行程、增压行程和送料气缸动作；通过位移传感器X2、X4、X5、X6、X7检测送料气缸及增压缸行程位置状态。电气控制流程如图5所示。

3.2 气动系统设计

气动控制原理如图6所示。根据冲孔设备的结构设计，合理选用气液增压缸的压力、行程，确定气液增压缸的型号［5］。预压采用三位五通电磁阀DT1控制，可以利用中位实现寸动，便于调试。增压采用二位五通电磁阀DT2控制，在气路设计时使电磁阀常态位对应气液增压缸恢复状态。送料气缸用二位五通电磁阀DT3控制，且保证常态位时送料气缸活塞杆处于伸出状态［6－7］。冲孔时，气液增压缸首先进行预压，P4口进气且P1口排气，预压完毕后，P3口进气且P2口排气，进行增压，完成一个动作之后，P1口、P2口进气，P3口、P4口排气，气液增压缸恢复。因此控制P4口、P1口的进或排气，可控制预压的执行或恢复；控制P2口、P3口的进或排气，控制增压的执行或恢复。

4 结语

采用该设备在进行ABS模具产品冲孔时，可以很好地保证冲孔质量，同时提高了工作效率，解决了人工钻孔方式引起的产品质量不稳定及工作效率低等问题，投入使用后效果良好。

图5 电气控制流程

图6 气动控制原理