棒材在線直度自動(dòng)檢測機(jī)設(shè)計(jì)

陳利新

摘 要

本課題研究的目的在于設(shè)計(jì)一個(gè)棒材直線度檢測機(jī)，完成檢測機(jī)構(gòu)及系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在滿足精確性和經(jīng)濟(jì)要求的前提下實(shí)現(xiàn)棒材直線度的測量，為棒材直線度測量提供一種高效準(zhǔn)確的測量儀，從而提高實(shí)際測量的工作效率和準(zhǔn)確性。

【關(guān)鍵詞】棒材 直線度 機(jī)械結(jié)構(gòu)

1 相關(guān)參數(shù)

數(shù)據(jù)如圖1所示。

適用檢測的圓鋼直徑/長度：Φ60～Φ200 L=3500～7500

適用檢測檢測的直線度類型：二維單向彎曲（俗稱扁擔(dān)彎）；二維單向硬彎檢測偏差較大；

不適于檢測的直線度類型：三維彎曲（俗稱彈簧彎、螺旋彎）。

預(yù)計(jì)檢測精度：0.5mm/全長。

棒材斷面橢圓度影響檢測精度。

扒皮后棒材檢測精度：不大于0.10mm。

適用于棒材最大彎曲量（理論軸線與實(shí)際軸線最大偏差）：60mm。

2 測量裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

如圖2所示，要實(shí)現(xiàn)棒材在生產(chǎn)線上或獨(dú)立上料，檢測元件檢測得到信號(hào)返饋或手動(dòng)，通過輔助機(jī)構(gòu)（拔料機(jī)械――由于考慮檢測較精密故需平穩(wěn)傳送，氣缸帶動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)），傳送棒材至檢測區(qū)，通過到位信號(hào)啟動(dòng)電機(jī)使支撐輪進(jìn)行平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)使棒材通過摩擦跟轉(zhuǎn)一周以上，對(duì)棒材分段進(jìn)行測量數(shù)值之差，通過計(jì)算公式分辨出棒材的彎曲度，判斷出是否符合要求，給出各自信號(hào)啟動(dòng)不同軟收集槽進(jìn)行收集。

機(jī)械結(jié)構(gòu)參數(shù)

（1）設(shè)備占地面積：10m×6.2m、最大高度1.276m；

（2）設(shè)備凈重：16.821t；

（3）收集槽容量：合格品收集槽與不合格品收集槽均為5t；

（4）自動(dòng)運(yùn)行檢測效率：不大于25s/支；

（5）電力需求：4kw；

（6）壓縮空氣需求：1m3（0.5MPa）/min；

（7）控制：手動(dòng)——自動(dòng)雙選

（8）潤滑：人工定期潤滑；潤滑介質(zhì)：2#鋰基脂；

3 上料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

如圖3所示，考慮此設(shè)備在線生產(chǎn)或離線生產(chǎn)，故設(shè)計(jì)是上料臺(tái)（或稱過渡臺(tái)）即能緩沖生產(chǎn)節(jié)湊的不平衡也能做離線獨(dú)立的上料臺(tái)。上料臺(tái)由型鋼焊接而成，載荷約為10T，坡度約為4度。棒材在自由狀態(tài)下能自動(dòng)滾下至擋頭，獲取信號(hào)后自動(dòng)（或手動(dòng)）啟動(dòng)氣缸，帶動(dòng)拔料機(jī)構(gòu)進(jìn)行取料，平穩(wěn)翻轉(zhuǎn)至檢測區(qū)待檢測。

4 機(jī)身部件設(shè)計(jì)

如圖4所示，當(dāng)棒材通過拔料機(jī)構(gòu)平穩(wěn)放至檢測位后，電動(dòng)減速機(jī)帶動(dòng)主動(dòng)輪進(jìn)行緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，通過摩擦系數(shù)帶動(dòng)棒材施轉(zhuǎn)。每周旋轉(zhuǎn)控制在3-5S之間，此時(shí)工況震動(dòng)接近零值。同量兩軸的對(duì)中性要求高，軸向移時(shí)需有滑動(dòng)鍵槽保證，同時(shí)考慮棒材長度變化，主動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可軸向移動(dòng)，范圍控制6-9米之間，可測量絕大部分規(guī)格棒材。

5 收集部件設(shè)計(jì)

如圖5所示，雙收集槽的原理，當(dāng)計(jì)算機(jī)判斷出合格產(chǎn)品后1號(hào)槽拔桿處于關(guān)閉狀態(tài)，棒材沿拔桿滾入2號(hào)槽內(nèi)，當(dāng)收槽滿后停止吊運(yùn)至指定位置。當(dāng)計(jì)算機(jī)判斷不合格產(chǎn)品后1號(hào)槽拔桿打開，棒材直接滾入1號(hào)槽內(nèi)，然后拔料機(jī)構(gòu)關(guān)閉，待料槽滿后手動(dòng)停止吊運(yùn)至指定位置。

6 氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

如圖6所示，氣動(dòng)部件在此設(shè)備中起到除旋轉(zhuǎn)外的所有動(dòng)作的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。當(dāng)上料臺(tái)檢測元件檢測到信號(hào)或手動(dòng)給定信號(hào)時(shí)兩位五通閥（1）得電動(dòng)作，通過單向節(jié)流閥（調(diào)節(jié)氣缸動(dòng)作速度）使氣缸（1、2）動(dòng)作，帶動(dòng)連桿構(gòu)托舉起棒材，使棒材在機(jī)構(gòu)滑板上向前滾動(dòng)至滑板另一側(cè)停止，通過檢測元件或手動(dòng)發(fā)出信號(hào)時(shí)兩位五通閥（1）失電動(dòng)作，通過單向節(jié)流閥（調(diào)節(jié)氣缸動(dòng)作速度）使氣缸（1、2）動(dòng)作，帶動(dòng)連桿構(gòu)下降棒材至檢側(cè)輪等待檢測。

檢測完成檢測元件檢測到信號(hào)或手動(dòng)給定信號(hào)時(shí)兩位五通閥（2）得電動(dòng)作，通過單向節(jié)流閥（調(diào)節(jié)氣缸動(dòng)作速度）使氣缸（3、4）動(dòng)作，帶動(dòng)連桿構(gòu)托舉起棒材，使棒材在機(jī)構(gòu)滑板上向前滾動(dòng)至收集槽過渡板處，通過延時(shí)發(fā)出信號(hào)時(shí)兩位五通閥（2）失電動(dòng)作，通過單向節(jié)流閥（調(diào)節(jié)氣缸動(dòng)作速度）使氣缸（3、4）動(dòng)作，帶動(dòng)連桿構(gòu)下降等待信號(hào)

當(dāng)檢測完成后，計(jì)算機(jī)判斷不合格產(chǎn)品兩位五通閥（3）得電，使氣缸（5）動(dòng)作，帶動(dòng)連桿構(gòu)1號(hào)槽拔桿打開，棒材直接滾入1號(hào)槽內(nèi)，然后拔料機(jī)構(gòu)關(guān)閉。

另由于檢測系統(tǒng)處理粉塵環(huán)境中需定期進(jìn)行吹掃，通過定時(shí)給定信號(hào)使兩位兩通閥（4）得電，對(duì)檢測元件進(jìn)行吹掃，并定時(shí)進(jìn)行關(guān)閉。

中國特種鋼的不斷發(fā)展，使下游加工客戶對(duì)原料要求提高，人們對(duì)環(huán)境、零件加工成本、零件加工周期的日益重視，迫切希望在軸類件和桿類件上借鑒國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，使用免調(diào)質(zhì)鋼代替原有的調(diào)質(zhì)鋼產(chǎn)品。此背景在微合金化理論體系下蘇鋼通過與鋼鐵研究總院合作，在多年汽車用免調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)上，研發(fā)了多個(gè)直接車削用免調(diào)質(zhì)鋼鋼種，針對(duì)下游客戶為此需設(shè)計(jì)一棒材在線直度自動(dòng)檢測機(jī)，對(duì)棒材在出廠前進(jìn)行檢測，滿足客戶要求，同時(shí)對(duì)檢測數(shù)據(jù)及時(shí)反饋前道工序進(jìn)行修正，減少出批量性質(zhì)量問題。

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作者單位

蘇鋼集團(tuán)昌益公司 江蘇省蘇州市 215100endprint