氣缸位置分布對(duì)管殼體卡痕的影響*

嚴(yán) 龍，李紅軍，王東風(fēng)，湯 鑫，左丹英

(武漢紡織大學(xué)機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院，湖北武漢 430073)

氣缸位置分布對(duì)管殼體卡痕的影響*

嚴(yán) 龍，李紅軍，王東風(fēng)，湯 鑫，左丹英

(武漢紡織大學(xué)機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院，湖北武漢 430073)

對(duì)現(xiàn)有管殼體卡口機(jī)構(gòu)，在多次管殼體卡口實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)同一次卡口的不同管殼體卡痕深度并不一致，調(diào)整施力氣缸在卡口固定板和卡口推力板上的分布位置，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并分析，探究氣缸位置分布對(duì)管殼體卡痕的影響。關(guān)鍵詞:氣缸;位置分布;管殼體;卡痕

1 引言

起爆器材是民用爆破器材的重要組成部分，民用爆破器材在我國(guó)建設(shè)中占有重要地位，它被廣泛用于交通、采礦、煤炭、石油、冶金、化工、建材、水利、電力、林業(yè)、城市建筑等多個(gè)領(lǐng)域，直接為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)。隨著改革開(kāi)放的深入，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制的逐步健全，以及加入WTO后融入世界經(jīng)濟(jì)一體化的趨勢(shì)，必然使我國(guó)的各行業(yè)面臨機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

我國(guó)的爆破器材生產(chǎn)廠家的設(shè)備普遍較為落后，多為20世紀(jì)五六十年代的設(shè)備，存在大量的手工作業(yè)和半機(jī)械化作業(yè)，起爆器材包括多種管殼體狀起爆物，需要在管殼內(nèi)裝入起爆藥，然后再加上封口的卡口工藝，因此針對(duì)該生產(chǎn)需求，應(yīng)運(yùn)而生出對(duì)應(yīng)的管殼體卡口機(jī)，而在現(xiàn)有管殼體卡口機(jī)構(gòu)中，卡口體和施力氣缸是鑲嵌安裝在卡口推力板和卡口固定板中的，采用氣缸直頂卡口推力板卡口的方式，在多次管殼體卡口實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量管殼體卡口以后的卡痕深度，發(fā)現(xiàn)同一次卡口的不同管殼體卡口卡痕深度并不一致。

筆者通過(guò)改變施力氣缸在卡口固定板和卡口推力板上的安裝位置，得到不同受力情況下的卡口體完成卡口工藝后的卡痕，對(duì)比不同安裝位置氣缸方案下的管殼體的卡痕深度［1］，分析實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)，得出不同的氣缸安裝位置對(duì)管殼體卡痕的影響，可供管殼體卡口機(jī)設(shè)計(jì)提供參考。

2 管殼體卡口理論研究基礎(chǔ)

2.1 管殼體理論

管殼表面粗糙度一般為外表面粗糙度1.6，內(nèi)表面粗糙度3.2;底殼表面粗糙度1.6。不同的管殼加工方式所生產(chǎn)的管殼體的表面粗糙度略有差異，在管殼體選取時(shí)，確定合理的表面粗糙度值是既能滿(mǎn)足要求，又能具有合理的管殼造價(jià)。越高的表面粗糙度，就代表加工難度越大，造價(jià)也越高，而相對(duì)于需要卡口的管殼體來(lái)說(shuō)，表面粗糙度較大一些，在卡口體中進(jìn)行卡口工藝時(shí)相對(duì)穩(wěn)定。

2.2 管殼體卡口理論

現(xiàn)有管殼體卡口機(jī)構(gòu)包括卡口體，施力氣缸，卡口環(huán)，鎖緊螺母，管殼體卡口推力板和卡口固定板等，其中，作為管殼體的直接卡口施力構(gòu)件，卡口體被套在卡口環(huán)中，進(jìn)而鑲嵌安裝于管殼體卡口推力板和卡口固定板中，管殼體卡口推力板和卡口固定板中可放置1～20個(gè)組合好的卡口體機(jī)構(gòu)，卡口體為倒錐形彈性器具［2］，卡口體的下端被螺紋連接于卡口固定板上，其高度可以調(diào)節(jié)，高度確定后通過(guò)鎖緊螺母鎖緊，卡口推力板和卡口固定板的上下分離或靠近即帶動(dòng)卡口體上端的收攏與發(fā)散［3］，這樣就實(shí)現(xiàn)對(duì)管殼體的卡口工藝。上述的一次動(dòng)作，即可實(shí)現(xiàn)單發(fā)或多發(fā)管殼體的卡口。

3 管殼體卡口機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 管殼體卡口機(jī)原理

采用氣缸推動(dòng)卡口推力板帶動(dòng)卡口體，使卡口體上方收縮，從而卡口體完成對(duì)管殼體的卡口，基于這一原理，設(shè)計(jì)出管殼體卡口機(jī)，因此，管殼體卡口機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1所示。

圖1 管殼體卡口機(jī)結(jié)構(gòu)

3.2 管殼體卡口機(jī)方案設(shè)計(jì)

通過(guò)改變施力氣缸在卡口推力板和卡口固定板中的位置，設(shè)計(jì)出不同施力氣缸位置的管殼體卡口機(jī)［4］，以期獲得卡痕深度和卡痕均勻度一致的管殼體，下面為管殼體卡口機(jī)第一套方案示意如圖2所示，第二套方案為4個(gè)施力氣缸對(duì)稱(chēng)分布式施力方式，其示意圖如圖3所示。

圖2 兩個(gè)氣缸對(duì)稱(chēng)式安裝方案

圖3 四個(gè)氣缸對(duì)稱(chēng)式安裝方案

4 實(shí)驗(yàn)分析

4.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

4.1.1 兩種方案實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線圖對(duì)照

控制氣缸所通氣壓的高低，分別對(duì)于兩種方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。將同一氣壓的不同方案下的管殼體卡痕平均深度做比較，實(shí)驗(yàn)采取多次卡口和多次測(cè)量的方法減小誤差［5］。最后得出數(shù)據(jù)，作出曲線圖如圖4所示。

圖4 兩種方案數(shù)據(jù)曲線圖對(duì)照

通過(guò)比較兩種方案的管殼體卡痕深度，并從圖4中可以看出，方案一和方案二在3.5個(gè)大氣壓之前卡痕深度值都趨于較大幅度的增長(zhǎng)中，但相對(duì)而言，方案一增幅要大于方案二，而在3.5個(gè)大氣壓以后，方案一卡痕深度值仍有一定幅度的增長(zhǎng)，且增長(zhǎng)幅度要大于3.5個(gè)大氣壓之前，方案二在3.5個(gè)大氣壓之后，卡痕深度值有很小的增長(zhǎng)幅度，基本趨于平緩增長(zhǎng)，卡痕深度值基本趨于穩(wěn)定。

4.1.2 卡痕平均深度值分析

記錄下上述不同氣壓下兩種方案所得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行計(jì)算分析，并從中得出某些實(shí)驗(yàn)結(jié)論，表1為對(duì)應(yīng)氣壓由低到高情況下所記錄的管殼體卡痕平均深度值。

表1 兩種方案所得不同氣壓下卡痕平均深度值 /mm

通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算分析可知，方案二的卡痕平均深度要小于方案一的卡痕平均深度，且方案二的卡痕平均深度值的方差要小于方案一的卡痕平均深度值的方差，這說(shuō)明方案二的卡痕平均深度值的變化幅度要小于方案一，方案二的卡痕平均深度值變化波動(dòng)性較小。因此可知，同樣的實(shí)驗(yàn)條件下，使用方案二可使管殼體卡痕質(zhì)量比較統(tǒng)一及穩(wěn)定。

4.2 管殼體卡痕影響因素分析

將氣缸不同的位置分布作為因素A，所通氣壓高低作為因素B，對(duì)這兩個(gè)因素各取兩個(gè)水平，在其它條件相同的情況下，微量調(diào)節(jié)氣缸所通氣壓的高低，分別對(duì)兩種方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)重復(fù)兩次，設(shè)各水平搭配下強(qiáng)度的總體服從正態(tài)分布且方差相同，各樣本獨(dú)立，主要分析氣缸位置分布對(duì)管殼體卡痕是否

根據(jù)表1中方案一和方案二的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，求出方案1的卡痕平均深度的平均值:有顯著的影響(取顯著性水平α=0.05)，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，測(cè)得管殼體卡痕深度值如表2所列。

表2 卡痕深度值/mm

表3 方差分析表

由于F0.05(1，4)=7.71，所以F0.05(1，4)＜FA，所以在顯著性水平α=0.05下，認(rèn)為不同的氣缸分布位置對(duì)管殼體卡痕深度一致性的影響是顯著的，由于只是微量調(diào)節(jié)所通氣壓的高低，因此對(duì)于氣壓因素，F(xiàn)0.05(1，4)＞FB。

5 結(jié)語(yǔ)

首先控制氣缸所通氣壓由低到高，對(duì)兩種方案進(jìn)行多次試驗(yàn)，得到兩種方案管殼體卡痕深度值隨氣壓由低到高的變化，并分析了它們的平均值和方差，發(fā)現(xiàn)方案二的卡痕深度平均值要小于方案一的卡痕深度平均值，并且，方案二的卡痕深度值的方差要小于方案一的卡痕深度值的方差，這說(shuō)明方案二的卡痕深度值的變化幅度要小于方案一，方案二的卡痕深度值變化波動(dòng)性較小，因此可知，同樣的實(shí)驗(yàn)條件下，使用方案二可使管殼體卡痕質(zhì)量比較統(tǒng)一及穩(wěn)定。

在兩組間隔較小的氣壓值條件下，對(duì)不同氣缸分布位置的兩套方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行雙因素實(shí)驗(yàn)的方差分析，由于氣缸所通氣壓是間隔較小的，因此氣壓因素影響應(yīng)該是較小的，通過(guò)數(shù)據(jù)分析，可知?dú)飧自诳谕屏Π搴涂诠潭ò迳系牟煌陌惭b位置對(duì)管殼體卡痕一致性的影響很大，因此，為了保證管殼體卡口之后有高質(zhì)量的卡痕及卡口機(jī)好的穩(wěn)定性，需要在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)氣缸安裝位置進(jìn)行合理的分析。

［1］ 李紅軍.基于OPC技術(shù)的通用家庭報(bào)警系統(tǒng)模型的研究［J］.機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新，2007，20(1):57－58.

［2］ 張福潤(rùn)，嚴(yán)曉光.機(jī)械制造工藝學(xué)［M］.武漢:華中理工大學(xué)出版社，1998.

［3］ 盧秉恒.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1999.

［4］ 榮烈潤(rùn).面向21世紀(jì)的超精密加工技術(shù)［J］.機(jī)電一體化，2003 (2):6－10.

［5］ 李紅軍.基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)研究［J］.機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新，2006，19(6):6－8.

The Effect of the Cylinder's Position Distribution on Clasp Mark of the Tube

YAN Long，LI Hong－jun，WANG Dong－feng，TANG Xing，ZUO Dan－ying
(Wuhan Teχtile University，Hubei Wuhan 430073，China))

For the existing squeezing machine of the tube，in most squeezing experiment of the tube，the depth of clasp mark of different tube that we can observed are different in the same experiment，the position distribution of cylinders is adjusted where are mounted in the squeezing fixed plate and squeezing driving plate，the experimental data is recorded and analysed，the effect of cylinder position distribution is explored on clasp mark of the tube.

cylinder;position distribution;tube;clasp mark

TH122

A

1007－4414(2013)05－0083－03

2013－08－22

嚴(yán) 龍(1987－)，男，湖北隨州人，碩士在讀，主要從事工業(yè)機(jī)器人方面的研究工作。

李紅軍(1973－)，男，碩導(dǎo)，主要從事工業(yè)自動(dòng)化理論與應(yīng)用方面的研究工作。