折U機(jī)的研制

■文/曹志南

前言

2008-2009年我單位為合肥華凌股份有限公司做了一條小冰箱側(cè)板生產(chǎn)線(xiàn)。折U機(jī)是這條生產(chǎn)線(xiàn)的一個(gè)關(guān)鍵單機(jī)。本人獨(dú)立完成這個(gè)單機(jī)的研制任務(wù)。本生產(chǎn)線(xiàn)已交付使用，其各項(xiàng)性能指標(biāo)滿(mǎn)足產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求，廠(chǎng)家已驗(yàn)收。

一 折U機(jī)的設(shè)計(jì)

1.1 折U機(jī)的設(shè)計(jì)要求

生產(chǎn)過(guò)程：1.4～2.1米的板料進(jìn)入生產(chǎn)線(xiàn)，經(jīng)上料、沖切、輥軋、打Z、折L、背切后進(jìn)入折U成型，分別對(duì)應(yīng)的設(shè)備為上料機(jī)、沖切機(jī)、輥軋機(jī)、Z-L機(jī)、背切機(jī)、折U機(jī)。

附圖為折U機(jī)的概貌。

廠(chǎng)家對(duì)設(shè)備的設(shè)計(jì)提出如下要求。

一、折成U形，其各部分的尺寸必

須完全符合產(chǎn)品圖紙要求；

二、折U后，前面兩個(gè)角搭接正確，密封可靠；

三、設(shè)備動(dòng)作的過(guò)程中不允許對(duì)彩板表面有任何劃痕；

四、生產(chǎn)節(jié)拍必須與整條生產(chǎn)線(xiàn)的節(jié)拍協(xié)調(diào)。

1.2 折U機(jī)采用的方案

為了滿(mǎn)足上述設(shè)計(jì)要求，本人分析了多種方案，調(diào)查了廠(chǎng)家的使用情況，最后確定了利用氣缸推動(dòng)定位機(jī)構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)折刀機(jī)構(gòu)及輸送帶運(yùn)輸?shù)姆桨?。生產(chǎn)實(shí)踐證明，這個(gè)方案選擇是正確的。

1.3 折U機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

本折U機(jī)是臺(tái)很復(fù)雜的設(shè)備，主要由機(jī)械、氣動(dòng)和電控等部分組成。

1.3.1 機(jī)械部分

折U機(jī)由底座、左右折機(jī)單元、折機(jī)單元兩側(cè)的四組輸送機(jī)構(gòu)、折U機(jī)兩端的兩組輸送機(jī)構(gòu)、支撐組件、左右定位組件及其前后定位組件等組成。左右折機(jī)單元由折刀組件、翻轉(zhuǎn)組件、鎖模組件和主升降組件等組成。

1.3.2 氣動(dòng)、電控部分

本機(jī)共用了19個(gè)氣缸，如圖表所示，用接近傳感器和接近開(kāi)關(guān)與氣缸結(jié)合，從而使各氣缸動(dòng)作協(xié)調(diào)。

部件名稱(chēng) 配用氣缸數(shù)1 主升降部件 2 2 折刀機(jī)構(gòu) 2 3 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 2 4 鎖模機(jī)構(gòu) 2 5 輸送機(jī)構(gòu) 8 6 左右定位組件 2 7 后定位組件 1

1.4 折U機(jī)的工作過(guò)程及其特點(diǎn)

1.4.1 工作過(guò)程及各主要機(jī)構(gòu)的作用

1.4.1.1 整個(gè)過(guò)程分為三個(gè)狀態(tài)——初始狀態(tài)、折U狀態(tài)和回程狀態(tài)。下面分述這三個(gè)狀態(tài)。

初始狀態(tài)：電機(jī)啟動(dòng)，由電機(jī)通過(guò)軸傳動(dòng)皮帶輪使三組皮帶向前運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)要折U板向前運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，升降氣缸處于上升位，中間壓緊氣缸處于下降位，翻轉(zhuǎn)氣缸處于初始位，鎖模氣缸處于初始位，三個(gè)定位氣缸處于初始位，折邊機(jī)單元兩側(cè)的四組輸送機(jī)構(gòu)中的八個(gè)氣缸處于上升位。這時(shí)皮帶距地面的高度為900毫米。

折U狀態(tài)：當(dāng)板料由前一單機(jī)輸送到該單機(jī)輸送機(jī)構(gòu)的皮帶上時(shí)，由于皮帶向前運(yùn)動(dòng)，于是將折U板帶動(dòng)向前運(yùn)動(dòng)。前定位件協(xié)同擋料，使要折U的板正確定位。在左定位氣缸的作用下使板料向右擋塊處運(yùn)動(dòng)至要求的位置。后推定位組件在氣缸的作用下實(shí)現(xiàn)前后定位。折邊機(jī)單元兩側(cè)的四組輸送機(jī)構(gòu)中的八個(gè)氣缸下降10毫米。升降氣缸帶動(dòng)懸臂座及其折刀下降貼住板料。鎖模組件實(shí)現(xiàn)鎖模。翻轉(zhuǎn)組件實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)，使板料折U。

回程狀態(tài)：首先翻轉(zhuǎn)組件退回到水平位置，然后鎖模組件退回到初始位置。其次升降氣缸作用下使懸臂座及其折刀回到上升位，與此同時(shí)中間壓緊氣缸由下降位轉(zhuǎn)到上升位，使折刀組件翻轉(zhuǎn)。最后折邊機(jī)單元兩側(cè)的四組輸送機(jī)構(gòu)中的八個(gè)氣缸由下降位轉(zhuǎn)到上升位，使皮帶上升10毫米，取出板料。

1.4.1.2 各主要機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及作用

第一，折刀機(jī)構(gòu) 由折刀、安裝座、壓條等零件組成，它們通過(guò)螺釘連接。折刀機(jī)構(gòu)又與壓件組件通過(guò)螺釘連接（旋轉(zhuǎn)部分連接）。中間壓緊氣缸的活塞桿處于下降位，使折刀組件的安裝座的平面保持水平與懸臂座的地面貼合。

第二，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 由絞支座、翻轉(zhuǎn)氣缸、氣缸支撐架、翻轉(zhuǎn)板等組成。翻轉(zhuǎn)動(dòng)作的旋轉(zhuǎn)中心是絞支座的孔中心，以翻轉(zhuǎn)氣缸的力為動(dòng)力使翻轉(zhuǎn)組件由水平位置旋轉(zhuǎn)成垂直位置，從而完成折U動(dòng)作。再設(shè)計(jì)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)時(shí)重點(diǎn)考慮翻轉(zhuǎn)組件與其他組件的避免干涉。氣缸的型號(hào)、安裝方式及其他的轉(zhuǎn)接件配合，能夠多次在電腦中模擬動(dòng)作。

第三，升降機(jī)構(gòu) 當(dāng)工件通過(guò)皮帶輸送到折U機(jī)中心時(shí)，折邊機(jī)兩邊的四處升降機(jī)構(gòu)的氣缸處于上升位。在對(duì)工件四個(gè)方向定位以后，氣缸下降10毫米，工件與折U機(jī)下平面貼合。在完成折U動(dòng)作后，各氣缸回退，氣缸上升10毫米，便于取出工件。

1.4.2 折U機(jī)的特點(diǎn)

第一，本機(jī)定位精確。本人在設(shè)計(jì)中，仔細(xì)分析動(dòng)作協(xié)調(diào)，精選了合適的規(guī)格和型號(hào)的氣缸，正確安排各氣缸所處部位及完成的動(dòng)作任務(wù)。氣缸與接近開(kāi)關(guān)、接近傳感器配合運(yùn)用，從而實(shí)現(xiàn)了精確定位。折出的U形符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求。

第二，氣缸多，動(dòng)作復(fù)雜，但各動(dòng)作協(xié)調(diào)性很好，為快捷折U奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

廢水流入絮凝池A，加入絮凝劑使沉淀絮凝，沉淀物聚集成大顆粒即可。然后廢水流入斜管沉降池A，沉淀物沉入沉降池的底部。用污泥泵將沉淀物抽入板框式壓濾機(jī)，壓濾后得到含鎳濾渣。濾液又回到廢水調(diào)節(jié)池。

第三，折U機(jī)選材嚴(yán)格，按不同部位的作用選擇了不同的材料，考慮了加工和熱處理等工藝，從而使折U機(jī)不易磨損，使其能穩(wěn)定長(zhǎng)期的工作。

二 折U機(jī)的機(jī)械加工及其裝配

2.1 折U機(jī)的機(jī)械加工

折U機(jī)的機(jī)械加工的重點(diǎn)是底座的加工和兩個(gè)對(duì)稱(chēng)折機(jī)的加工。底座安裝的一個(gè)工作面是其他部件的基準(zhǔn)面。它的加工質(zhì)量直接影響折U尺寸和精度。因此本人在加工跟產(chǎn)的過(guò)程中重點(diǎn)抓了底座和對(duì)稱(chēng)折機(jī)的加工質(zhì)量。

2.1.1 底座的加工

底座是焊接件。它的加工主要是槽鋼與板焊接后整體的時(shí)效處理和加工上平面的平行度。時(shí)效處理的效果是最重要的。它決定著后續(xù)加工工序的加工質(zhì)量。只要時(shí)效處理的效果比較理想，那么加工上平面的平行度就有保證。加工上平面可以上大型龍門(mén)銑保證它的形位要求。

2.1.2 兩個(gè)對(duì)稱(chēng)折機(jī)的加工

2.1.2.1 折機(jī)底座的加工

2.1.2.2 折機(jī)下滑座的加工

折機(jī)下滑座也是焊接件。它的加工保證兩工作面的垂直度的要求。它與折機(jī)底座之間的連接孔的相對(duì)位置也很重要，采用平臺(tái)劃線(xiàn)，搖臂鉆上鉆孔。

2.1.2.3 折機(jī)上滑座的加工

折機(jī)上滑座也是焊接件。它的加工保證下平面與直線(xiàn)導(dǎo)軌面的垂直度的要求。它與折機(jī)下滑座之間的連接孔采用平臺(tái)劃線(xiàn)，搖臂鉆上鉆孔。

2.1.2.4 折機(jī)懸臂座的加工

折機(jī)懸臂座也是焊接件，焊接后要進(jìn)行整體時(shí)效處理。它三處工作面加工后須保證相互之間的垂直度的要求。它加工質(zhì)量的好壞直接決定著后面裝配質(zhì)量的好壞。它的重量偏向這個(gè)零件的一側(cè)，給加工帶來(lái)一定的難度。

2.1.2.5 折機(jī)前后絞座的加工

折機(jī)前后絞座的加工主要把握兩點(diǎn)：上下平面平磨，四個(gè)零件八處Φ20毫米孔采用分兩組，每組兩個(gè)相關(guān)零件一次裝夾配鉸，保證20.7毫米尺寸一致。

2.1.2.6 刀塊的加工

刀塊先熱處理再線(xiàn)切割外形，最后再根據(jù)需要分段線(xiàn)切割，這樣在多塊刀塊拼裝時(shí)保證尖角在一條線(xiàn)上。

2.2 折U機(jī)的裝配工藝

折U機(jī)的裝配工藝的重點(diǎn)是折機(jī)的裝配工藝。

在底座上有兩個(gè)折機(jī)。左折機(jī)下滑座是通過(guò)螺釘固定在底座上，而右折機(jī)下滑座在底座的直線(xiàn)導(dǎo)軌上左右滑動(dòng)。首先要保證兩個(gè)折機(jī)下滑座安裝后上平面高度一致。為了達(dá)到這個(gè)要求，只需配磨右折機(jī)直線(xiàn)導(dǎo)軌付上墊板的厚度，使墊板的厚度加上直線(xiàn)導(dǎo)軌部分的高度等于左折機(jī)墊塊的高度。然后要保證左右折機(jī)下滑座垂直對(duì)應(yīng)面相互平行。這需要通過(guò)配作螺釘孔調(diào)整達(dá)到目的。

在折機(jī)上滑座與折機(jī)下滑座通過(guò)螺釘連接后，通過(guò)氣缸和直線(xiàn)導(dǎo)軌把折機(jī)懸臂座裝好，測(cè)量?jī)蓚€(gè)懸臂座內(nèi)側(cè)之間的距離，盡可能保證兩面平行。

后面以左折機(jī)為例，說(shuō)說(shuō)后面的裝配。右折機(jī)方法相同。

左翻轉(zhuǎn)組件與相應(yīng)前后翻轉(zhuǎn)板先通過(guò)鍵連接，再通過(guò)螺釘連接（前后翻轉(zhuǎn)板上預(yù)先裝好銅套），再把左前后絞座通過(guò)螺釘裝在左折機(jī)下滑座上。左翻轉(zhuǎn)組件部分與左前后絞座通過(guò)銷(xiāo)連接，銷(xiāo)兩端裝卡環(huán)，達(dá)到左翻轉(zhuǎn)組件部分活動(dòng)自如。它的上平面裝上活動(dòng)上模后與下滑座裝上固定上模在同一平面上，而且左折機(jī)與右折機(jī)兩處翻轉(zhuǎn)線(xiàn)（活動(dòng)上模與固定上模相連部分）相互平行。

先安裝座與壓件組件通過(guò)螺釘連接，一起組成旋轉(zhuǎn)部分。再把中間壓緊氣缸組件裝好，其次上耳座先裝好旋轉(zhuǎn)部分再直接通過(guò)螺釘裝在懸臂座上。調(diào)節(jié)壓緊套的位置到氣缸下降位，使折刀組件的安裝座的上平面保持水平且與懸臂座的底面貼合。最后拼裝刀塊，使它們的外尖角處于一條與翻轉(zhuǎn)線(xiàn)平行的直線(xiàn)上，才安裝好壓板，裝好螺釘。

通過(guò)上耳座與懸臂座之間的墊片厚度的調(diào)整，來(lái)保證折刀外尖角的兩條直線(xiàn)平行，且與活動(dòng)上模翻轉(zhuǎn)后的平面保證間隙均勻，且間隙比料厚多50微米。

后語(yǔ)

本機(jī)是自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)上的一個(gè)關(guān)鍵組成部分。它的質(zhì)量從根本上影響到整條生產(chǎn)線(xiàn)的質(zhì)量。本機(jī)是臺(tái)集機(jī)械設(shè)計(jì)、氣動(dòng)、自動(dòng)控制設(shè)計(jì)于一體的復(fù)雜設(shè)備。本人精心設(shè)計(jì)，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)抓質(zhì)量，最后較好地完成了交付任務(wù)。