摘要：某电力机车有限公司在2001 年引进了2 台数控剪板机，主要用于HXD1 /B/C/D型电力机车、160 km/h 交流传动快速客运电力机车、出口南非的20E 电力机车、出口马来西亚的城际动车组的车体边梁、枕梁、T 型梁等部件的1～ 8 mm 的普碳板、低合金板、不锈钢板、铝合金板的剪切下料。该设备主要部件包括机架、刀架、后挡料装置、气动后托料装置、压料装置、液压系统、数控系统、电气控制系统等。后挡料装置具有翻转功能，自投入至今，经常出现因后挡料装置结构复杂造成设备加工刚性差，维修难度大，板料剪切后有大小头现象等问题。本文对该剪板机的后挡料装置进行了升级改造，仅供参考。
关键词：数控剪板机；后挡料装置；升级改造
在现代工业生产中对自动剪板机提出的最重要的一个新要求就是在普通的生产车间生产当中裁剪刀下有异物或者工人操作失误将手误置于裁剪刀时可以迅速的检测出来，然后可以迅速地发出警报并且停止裁剪。以此来及时的通知人们，然后人为去除异物，以避免发生工业事故威胁人身安全与企业经济财产安全。为了达到这一目的，改进自动剪板机控制系统、增加一个报警装置就是非常必须的了。
1 数控剪板机概述
完成这次仿真的主要方案是将总体功能细分为多个子功能。在这个方案当中，它的设计电路大致上有以下几个模块：单片机AT89C51控制模块、车内板料数实时显示模块、有异物蜂鸣器报警模块、继电器控制模块、按键控制模块、继电器控制模块、压紧模块、送料模块、裁剪模块。
剪板机作为自动化加工设备。主要功能：1.实现板料的自动运输，由送料模块（1号机）将加工板材传送到指定位置裁剪；2.稳定传送好的板材，待加工板材到位后由压紧模块（2号机）带动压块，由感应开关控制压块位置将其压紧；3.压好后板材的裁剪，由裁剪模块实施；4.送料车的运动，包括装满后自动前往下一工序卸料及卸载完后返回指定位置继续装料；5.剪切板料的自动计数。步进电机的驱动模块是在仿真中最重要的一个模块。本次仿真中很多部件用了步进电机来代替实际物体进行仿真，例如送料小车、送料模块、压紧模块、裁剪模块等。最常用的方法是用单片机配合响应的驱动电路来驱动步进电机。在仿真中采用ULN2003A反向器电路来充当步进电机的驱动电路。在仿真当中，1号步进电机来替代送料小车，2号步进电机来替代送料模块，3号步进电机来替代压紧模块，4号步进电机来代替裁剪模块。启动仿真后，1号步进电机反转表示送料小车正在前往接料地点。待碰触到1号限位开关后，1号机停转。紧接着，2号电机开始正转，表示开始送料。当板料碰触到2号限位开关后，表示板料长度已足够了。2号机停转，并且3号机开始正转，表示开压紧。压紧完成后就可以可以开始裁剪了4号机正转表示剪切板材。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在裁剪结束后，3号机与4号机反转表示松开压紧和收入裁剪刀，并且2号机正转再次送料。当小车内的板料装满后，1号正转表示为送料小车正在向下一个加工步骤前进，之后1号机会继续反转表示送料完成，正在返回接料地点准备重新接料。
2后挡料装置翻转功能简介
后挡料板通过旋转座安装在滚珠丝杆副的滚珠丝母座上，带自锁功能的变频电机通过链轮链条驱动滚珠丝杆副，翻转气缸活塞杆的伸出和缩回带动旋转座实现翻转功能，能自动定位剪切超过1 m 的板料。
3 设备现状
（1）为了实现后挡料板的翻转功能，后挡料板与滚珠丝母座不直接连接，而是通过旋转座连接，结构较复杂且刚性及连接可靠性较差，在剪板送料撞击力下，易变形和移位。随着设备的更新，现剪切1m 以上的板料是使用带进、出料辊道的专用开板机来完成的，所以具备翻转功能的剪板机完全用不上。
（2）后挡料装置传动滚珠丝杆直径过小，公称直径为25 mm，轴颈处多次断裂；滚珠丝母座采用矩形导轨导向，导向部位配合精度低，受力不好，导致滚珠丝母座多次开裂损坏。
（3）4 m 长的后挡料板结构易变形，与下刀片的平行度难以保证，造成剪切产品出现大小头。当后挡料板变形较小时，通过调节安装在后挡料板上的调整螺杆来校正变形；变形过大时，靠调整螺杆无法调整，需要拆下后挡料板，在压力机上进行粗校正，再通过数控铣床铣平挡料面。针对后挡料板结构比较单薄易变形情况，前期进行过改造，在4 m 长的直角挡料板上多处焊加强筋来提高刚性并在后挡料板挡料面上加焊一定厚度的整体垫板，当后挡料板变形量过大时，保证有一定的加工余量。从实际使用情况来看，前期改造有一定效果，但刚性仍不足，在压力机上调整及数控铣床上加工带来的维修工作量太大。
4 处理措施
（1）后挡料板翻转功能影响刚性和连接的可靠性，且此项功能在设备上用不上，改造时，取消该功能，将后挡料板与滚珠丝母座直接连接。
（2）增大滚珠丝杆直径（公称直径由25 mm 增大到32 mm），并将滚珠丝母座的矩形导轨导向改造成圆柱导杆导向。
（3）后挡料板结构单薄易变形，改造后在后挡料板全长上加焊整体筋板以增强其刚性并在后挡料板挡料面上分段加装等高方垫块。方垫块与后挡料板挡料面用螺栓连接，当4 m 长的后挡料板局部变形时，通过在方垫块下塞薄铜皮就可校正，与以前的改造方案相比较，现在维修的工作量很小。
5 结束语
采用结构简单但牢固的连接座，将后挡料板与滚珠丝杆副直接连接，同时将原滚珠丝杆改造成带圆柱导杆导向的滚珠丝杆。通过对后挡料装置进行整体升级改造，增强了设备加工刚性，保证了产品质量，降低了劳动强度，设备改造完成后符合全国锻压标准化技术委员会颁布的GB /T 14404—2011《剪板机精度》的几何精度、工作精度，运行几个月来未出现任何故障。
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论文作者:金玉龙
论文发表刊物:《防护工程》2019年第3期
论文发表时间:2019/5/24
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