環(huán)類零件矯圓機(jī)系統(tǒng)設(shè)計

楊達(dá)毅　于曉平　杜微　姜秋月　王大宇

【摘 要】基于現(xiàn)代先進(jìn)檢測手段和驅(qū)動系統(tǒng)理論設(shè)計一臺圓環(huán)類零件的熱處理變形矯形機(jī)，提高矯正精度，減輕勞動負(fù)擔(dān)，增加產(chǎn)品品質(zhì)，體現(xiàn)中國創(chuàng)造。

【關(guān)鍵詞】環(huán)類零件；變形；矯形機(jī)；設(shè)計

0 引言

所謂矯正機(jī)，就是用來對環(huán)類零部件進(jìn)行變形恢復(fù)矯正的機(jī)器，通過矯正以便使環(huán)類零部件因為熱處理產(chǎn)生變形的得以恢復(fù)，并獲得理想的圓度要求或回轉(zhuǎn)精度要求，保證零部件能夠達(dá)到裝配精度或獲得熱后下道精加工工序最小切削加工余量。矯正狹義上是針對圓環(huán)零部件的變形矯正。廣義上矯正包括盤圓、軸套、缸筒及橢圓類零部件、不規(guī)則形截面環(huán)類零部件等。在自動矯正機(jī)中，電機(jī)系統(tǒng)的主要功用是為自動矯正裝置的提供加載動力。電機(jī)控制絲杠系統(tǒng)在環(huán)類零件的矯正的過程中可以有效的實現(xiàn)快進(jìn)、工進(jìn)、快退的工作循環(huán)。通過電機(jī)系統(tǒng)來對矯正機(jī)進(jìn)行控制，來完成我們想要的對零件進(jìn)行矯正的目的。

目前我國自動矯正技術(shù)還很落后，在汽車，機(jī)床，拖拉機(jī)，紡織機(jī)械等制造生產(chǎn)行業(yè)，普遍采用人工矯正，矯正精度較低，勞動強(qiáng)度也比較大，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)表明，我國汽車，機(jī)床等行業(yè)每年環(huán)類零件至少在1000萬個以上，其中70%都需要矯正，完成這一任務(wù)至少需要5000臺左右的精密電機(jī)矯正機(jī)。國內(nèi)大部分生產(chǎn)軸套，缸筒的專業(yè)廠，因無合適的矯正設(shè)備，產(chǎn)品精度一直提高不上去。自動矯正機(jī)是一種載荷大、速度低的加工設(shè)備，因此，自動矯正機(jī)的加載系統(tǒng)適合于采用電機(jī)技術(shù)，而國內(nèi)在這方面的研究還較落后，所以發(fā)展國產(chǎn)自動矯正機(jī)也迫在眉睫。這對于提高國產(chǎn)汽車行業(yè)，機(jī)床行業(yè)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，尤其對國產(chǎn)轎車與國際接軌有著重要的作用。自動矯正技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化對我國機(jī)械行業(yè)開辟國內(nèi)、國際市場，走向世界，參與國際競爭有著深遠(yuǎn)的意義。

1 矯圓機(jī)設(shè)計

1.1 設(shè)計理念

環(huán)類零件冷加工后均需要進(jìn)行熱處理以提高其機(jī)械性能，而熱處理后環(huán)類零件或多或少都存在一定量的變形，給零件的使用以及整機(jī)的性能帶來負(fù)面的影響，矯正是在必行。根據(jù)環(huán)類零件寬度大厚度小的結(jié)構(gòu)特點，其熱處理后的變形主要是圓度。

因此設(shè)計的主要理念是對零件進(jìn)行圓度的矯正。主要包括零件的夾持（既能夾持又不能產(chǎn)生新的變形）、圓度的檢測系統(tǒng)和圓度的矯正系統(tǒng)三部分。

1.2 整機(jī)設(shè)計

主體結(jié)構(gòu)：矯圓機(jī)主體結(jié)構(gòu)采用立式結(jié)構(gòu)，因空間大和矯正時出力較大，所以整體機(jī)架結(jié)構(gòu)采用25-30mm鋼板焊后加工而成。主要功能區(qū)有上部的矯形動力傳動系統(tǒng)；中部的零件夾持系統(tǒng)；零件的檢測系統(tǒng)；側(cè)面的電控系統(tǒng)（上位控制機(jī)-計算機(jī)在旁側(cè)）組成，如圖1、圖2所示。

矯正主傳動系統(tǒng)：如圖3所示，主動力電機(jī)通過二級同步帶將動力傳遞給絲杠，帶傳動主要功能是增加扭矩并降低轉(zhuǎn)速，使絲杠帶動動力頭上下矯形運動更加精密。絲杠平行處設(shè)計有移動導(dǎo)向柱提高動力頭運行精度。

夾持系統(tǒng)：如圖4所示，熱處理后的環(huán)類零件置于零件下壓力座上；雙側(cè)橫向進(jìn)給伺服系統(tǒng)同時動作，在壓力傳感器作用下將零件通過高精密頂錐夾持；縱向進(jìn)給伺服系統(tǒng)上升至頂錐回轉(zhuǎn)軸線與精密距離檢測儀同水平面，檢測頭伸出開始檢測。

2 矯形流程

圓環(huán)零件首先置于下支撐塊上，通過支撐塊的幾何形狀自動非精密定心，其軸心位置略低于精密頂尖軸心3-4mm，雙向精密頂尖同時動作相對運動進(jìn)行夾持，當(dāng)測力傳感器達(dá)到預(yù)定值時停止，并上升至頂尖回轉(zhuǎn)軸線與測距傳感器同水平面；精密測距探頭伸出，雙向精密頂尖慢速回轉(zhuǎn)，對零件進(jìn)行檢測，并時時將檢測數(shù)據(jù)發(fā)送給CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)運算，當(dāng)零件不圓度超出規(guī)定值時，頂尖回轉(zhuǎn)至零件長軸與系統(tǒng)Z軸重合位置停轉(zhuǎn)，探頭縮回；頂尖此時慢慢相向運動釋放零件至下支撐塊，上動力頭根據(jù)CPU運算數(shù)值下行進(jìn)行校形，并保持校正時間后回到原位。

重復(fù)以上操作過程，直至檢測數(shù)據(jù)符合預(yù)定指標(biāo)時停止檢測，并亮起綠燈或警告聲以示完成。

3 結(jié)語

機(jī)械矯正技術(shù)在近年得到了飛速的發(fā)展并滲透到很多領(lǐng)域，不斷在民用工業(yè)、在機(jī)床、工程機(jī)械、冶金機(jī)械、塑料機(jī)械、農(nóng)林機(jī)械、汽車、船舶等行業(yè)得到大幅度的應(yīng)用和發(fā)展，而且發(fā)展成為包括傳動、控制和檢測在內(nèi)的一門完整的自動化技術(shù)。而在機(jī)械方面的自動化技術(shù)存在更多的發(fā)展空間，自動控制系統(tǒng)在實現(xiàn)大功率輸出的同時還具有較高的控制精度。所以在越來越現(xiàn)代化的汽車零部件生產(chǎn)過程中，對于環(huán)類零件的熱處理后恢復(fù)變形的自動矯正機(jī)設(shè)計研發(fā)成為必然。本設(shè)計基于現(xiàn)代先進(jìn)檢測手段和驅(qū)動系統(tǒng)理論設(shè)計一臺圓環(huán)類零件的熱處理變形矯形機(jī)，提高矯正精度，減輕勞動負(fù)擔(dān)，增加產(chǎn)品品質(zhì)，體現(xiàn)中國創(chuàng)造。

[責(zé)任編輯：楊玉潔]