型材金屬雙頭鋸切機的設計與應用

寇立峰，韓振宇，劉東海，韓剛，安巧聯(lián)

(凌云工業(yè)股份有限公司研發(fā)中心，河北涿州 072761)

目前用于加工汽車車門框類產(chǎn)品的普通圓鋸機一次只能鋸切一件產(chǎn)品，嚴重影響了整體生產(chǎn)線的節(jié)奏。就該問題作者成功開發(fā)出一種型材金屬雙頭鋸切機，該設備集電氣、液壓、氣動、機械于一體，根據(jù)人機學原理設計，能夠同時鋸切兩種產(chǎn)品。該設備使用范圍廣，已經(jīng)在生產(chǎn)中得到應用與推廣。

1 機械結(jié)構及其功能

圖1所示為型材金屬雙頭鋸切機的整體機械結(jié)構，它是由機架、夾緊機構、左右各一套鋸切運動機構、鋸切限位機構、鋸罩運動機構及其液壓系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)組成。

(1)機架為整體焊接結(jié)構，其功能是用來安裝夾緊機構和鋸切運動機構，是其他運動機構的安裝基礎。

(2)夾緊機構分為左、右兩套夾緊機構，可同時夾持兩個產(chǎn)品。該機構由夾緊油缸，滑塊，夾緊油缸安裝支架，動、靜夾塊安裝座等組成。推拉油缸安裝到推拉油缸安裝支架上，滑塊位置被推拉油缸安裝支架限制。當推拉油缸的活塞桿伸縮時，帶動滑塊及其動夾塊安裝座運動，從而實現(xiàn)動、靜夾塊安裝座上所安裝的動、靜夾塊夾緊或松開所需要鋸切的產(chǎn)品。

(3)鋸切運動機構分為左右對稱的兩套鋸切機構，可同時鋸切兩個產(chǎn)品，由焊接支架、減速機、升降油缸、直線導軌、皮帶及其皮帶輪、傳動機構、鋸片、帶輪罩等組成。該機構由焊接支架安裝到機架上。由減速機輸出轉(zhuǎn)矩，由皮帶及其皮帶輪通過傳動機構輸出到鋸片，使鋸片產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動，升降油缸安裝到焊接支架上固定。帶動與直線導軌相連的減速機、皮帶及其皮帶輪、傳動機構、鋸片作上升或下降運動，從而實現(xiàn)鋸片能夠一邊作上升或下切運動、一邊作鋸切旋轉(zhuǎn)運動。

(4)鋸切限位機構共兩套，被同時安裝到鋸切運動機構中的左右對稱的兩套鋸切機構上，由接近開關、接近開關安裝支架、檢測安裝座組成。其作用主要是用來檢測鋸切運動機構運動的下切或上升位置，從而反饋到PLC，實現(xiàn)切換快進和工進。

(5)鋸罩運動機構分為左右對稱的兩套機構，被同時安裝到鋸切運動機構中左右對稱的兩套鋸切機構上。由氣缸、滑動單元、鋸罩等組成，由氣缸帶動與滑動單元相連的鋸罩作上升或下降運動。該機構的作用是罩住鋸片，起安全保護的作用。

圖1 型材金屬雙頭鋸切機機械結(jié)構圖

2 型材金屬雙頭鋸切機的工作過程

將需要鋸切的產(chǎn)品放入夾緊機構中的靜夾塊中，按動啟動按鈕后，夾緊機構的推拉油缸活塞桿縮回，動、靜夾塊將產(chǎn)品夾牢。鋸切運動機構中的氣缸活塞桿伸出，使鋸罩產(chǎn)生下降運動，罩住需要鋸切的產(chǎn)品，然后鋸切運動機構中的減速機帶動鋸片產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動，由升降油缸帶動鋸片產(chǎn)生下切運動，當鋸切運動機構接觸到中限位接近快關(LS1)后，鋸片快要接觸到需要鋸切的產(chǎn)品時，下切運動由快進改為工進，速度由快變慢。當鋸切運動機構接觸到下限位接近開關(LS2)后，鋸切動作完成，由升降油缸帶動鋸片上升，回到初始位置。氣缸帶動鋸罩上升到初始位置，夾緊機構中的推拉油缸活塞桿伸出，動、靜夾塊松開，卸料，整個工作過程完成。該機構的左右兩套機構可同時加工兩件產(chǎn)品。

3 液壓系統(tǒng)的設計

如圖2所示，在設計過程中由于考慮到各油路的穩(wěn)定性，系統(tǒng)采用雙聯(lián)變量葉片泵對左、右、夾緊油缸和升降油缸分開供油。系統(tǒng)壓力通過直動式溢流閥設置，由壓力表來顯示壓力。左夾緊油缸和升降油缸與右夾緊油缸和升降油缸的油路一致。夾緊油缸20、21活塞桿的伸縮是由電磁換向閥12、5來控制。升降油缸18、19活塞桿的伸縮是通過電磁換向閥13、4來控制。在升降油缸這一路采用了平衡閥15、7，用于平衡鋸切運動機構的重力，以避免在設備剛啟動時，由于鋸切運動機構本身的重力作用而發(fā)生突然向下的抖動。同時該油路還設有液控單向閥，當電磁換向閥13、4處于中位時，液控單向閥鎖緊，升降油缸無法向下運動。由于液控單向閥的密封性好，液壓缸鎖緊可靠。電磁換向閥16、8是用來控制鋸切運動機構的快進和工進狀態(tài)。

圖2 液壓系統(tǒng)原理圖

4 液壓系統(tǒng)的工作原理

當按下工作按鈕時，電磁換向閥12、5右位工作，液壓油流入夾緊油缸20、21的有桿腔。然后電磁換向閥13、4的右位工作，液控單向閥14、6被打開，電磁換向閥16、8同時于左位工作，液壓油不通過流量控制閥快速流回油箱。當升降油缸在下切的過程中接觸到中限位接近快關(LS1)時，電磁換向閥16、8斷電，液壓油通過調(diào)定的流量控制閥17、9，以規(guī)定的速度流回油箱，當升降油缸在下切的過程中接觸到下限位接近快關(LS2)時，電磁換向閥13、4左位工作，同時電磁換向閥16、8左位工作，液壓油通過液控單向閥14、6，平衡閥15、7快速流回升降油缸18、19的有桿腔，從無桿腔流回油箱。當升降油缸接觸到上限位接近開關后，電磁換向閥12、5左位工作，液壓油流入夾緊油缸20、21的無桿腔，從夾緊油缸有桿腔流回油箱。整個工作順序完成。

5 總結(jié)

該型材金屬雙頭鋸切機適用于所有汽車車門框類產(chǎn)品的切角工序，由液壓、氣動控制，可同時鋸切兩件產(chǎn)品，相對圓鋸機加工效率提高一倍，并具有穩(wěn)定性和安全性較好等優(yōu)勢。目前該設備在某汽車零部件企業(yè)中已經(jīng)得到充分推廣，已經(jīng)有近百臺該設備投入實際生產(chǎn)中，具有一定的推廣價值。

［1］雷天覺．液壓工程手冊［M］．北京:機械工業(yè)出版社，1990．

［2］成大先．機械設計手冊［M］．5版．北京:化學工業(yè)出版社，2007．