数控步冲切割机工作平台弹力支撑机构设计与应用

表面划伤是步冲生产过程中最常见的加工缺陷之一。随着城市轨道交通项目轨道产业下料任务的急剧增加，在生产中发现产品普遍存在划伤的问题，如图1所示，此现象在尺寸较大的配件上体现得更加明显。初期通过对模具刀口检查确认和修磨，同时增加润滑后发现，该现象无任何改善。由于城市轨道交通项目对配件表面要求无明显刮划印痕，而车间生产的配件产生批量划伤，影响外观，表面质量达不到交付客户的要求，只能对配件进行手工打磨处理。这种处理方式费时费力，大幅增加人工成本。根据配件产生划伤的形状及长度来看，初步分析主要为步冲生产过程中，铝板板材下表面与旋转的下模座摩擦所致。

图1　板料划伤

针对以上问题进行初步分析，重点对切割平台下模座即下刀盘进行了观察，发现由于设备超负荷工作，导致下模座表面磨损严重，如图2所示。

由此印证了前面初步分析的论断，磨损严重的下模座由于表面不光滑，有细微且尖锐的金属颗粒，导致铝板板材在步冲生产过程中接触产生划伤，划伤痕迹较为杂乱且不规则。采取对磨损部位进行修磨抛光处理，重新生产后，发现同一项目的配件仍然存在明显的划伤缺陷，相较于图1，划伤痕迹较为规则，如图3所示。

对下模座进行修磨处理后，仍存在划伤现象，说明下模座磨损只是产生划伤现象的主要原因之一。通过对步冲生产现场仔细观察与分析，发现毛刷工作台高度与整个下模座高度存在高度差约1.5mm，此高度差导致板材与下模座接触并产生划伤，如图4所示。

为避免步冲加工过程中，板材与下模座接触，根据三点确定一面的工作原理与思路，设计出一种弹性支撑机构，消除掉毛刷工作台与下模座的高度差，既不影响板材的步冲加工，又可以有效避免板材上料及步冲过程中与下模座的接触，从而避免板料下表面被划伤。

由于步冲加工过程中，板料被夹爪夹持定位后需要频繁进行前后、左右的移动，因此必须确保弹性支撑机构与板料的接触过程中不产生新的痕迹，采用滚珠结构可有效规避这一问题。

通过技术分析、受力计算及实物模拟，设计如图5、图6所示的弹力支撑机构。

图5 A工位下模与弹力支撑机构

图6 A工位下模与弹力支撑机构展开

将弹力支撑机构均匀安装在步冲加工工作平台上，通过弹性支撑机构将板材与下模座控制在一定的间隙（1.5～5.0mm），从而避免板材被接触划伤，如图7所示。

图7　板料不被接触划伤

1—下模座　2—板料　3—毛刷工作台　4—工作台位弹性机构　5—B工位模具　6—A工位弹性机构

弹力支撑机构应用之后，同项目的板料步冲生产加工后，表面完好无划伤，如图8所示。既保证了产品外观及质量，满足客户质量要求，又大幅节省人工工时，提高了项目完工效率。

图8　板料无划伤

数控步冲切割机工作平台采用弹力支撑机构后，有效解决了板料被划伤的问题，节省了项目成本，保证了产品质量。对于在解决数控步冲切割过程中板料被划伤方面，具备一定的参考价值。

济南数控模具科技研究所