細(xì)管件端部成型過程方案設(shè)計(jì)

姜稀臏 夏強(qiáng) 牟雪健 王燕濤

摘 要：目前，細(xì)管件端部成型加工的自動化水平較低，需要人工，生產(chǎn)效率一般。本文提出設(shè)計(jì)自動化水平較高的細(xì)管件端部成型設(shè)備來實(shí)現(xiàn)細(xì)管的加工，來提高加工質(zhì)量和加工效率，向智能化、多樣化方向發(fā)展。該裝置在保證加工質(zhì)量的前提下，通過不斷完善改進(jìn)定位夾緊機(jī)構(gòu)和運(yùn)料機(jī)構(gòu)來提高加工精度和加工效率，從而實(shí)現(xiàn)裝置運(yùn)作的自動化。

關(guān)鍵詞：細(xì)管件端部成型;定位夾緊;運(yùn)料;自動化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.04.027

1 引言

當(dāng)今社會，隨著汽車制造業(yè)的蓬勃發(fā)展，對汽車零部件的需求也變得越來越大。尤其是汽車細(xì)管等細(xì)管件的加工需求，而且對加工設(shè)備也提出了更高的要求。設(shè)計(jì)出自動化水平較高的細(xì)管件端部成型設(shè)備來完成有關(guān)的加工。

根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際，進(jìn)行新產(chǎn)品研究，理論聯(lián)系實(shí)際，提高對理論知識的理解。本文根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際，提出細(xì)管件端部成型過程方案設(shè)計(jì)，提高加工效率與質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)。

2 細(xì)管件端部成型過程概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在機(jī)械產(chǎn)品內(nèi)是靠若干個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)來完成的。機(jī)構(gòu)產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)最終歸結(jié)為機(jī)械運(yùn)動方案設(shè)計(jì)。[2]擬采取思路功能分析—概念模型—虛擬裝配。擬采取的機(jī)構(gòu)包括校直機(jī)構(gòu)、穿帽機(jī)構(gòu)、定位夾緊機(jī)構(gòu)、運(yùn)料機(jī)構(gòu)、擴(kuò)孔機(jī)構(gòu)等。思路流程大致如下：校直機(jī)構(gòu)—噴碼—切斷—落料—定位夾緊—運(yùn)料左移—擴(kuò)孔—復(fù)位釋放—卡槽傳送帶帶動細(xì)管運(yùn)動—細(xì)管下落—定位夾緊—運(yùn)料右移—擴(kuò)孔—復(fù)位下料。

端部成型過程工作原理如下：將細(xì)管安放在料盤上，將料頭插進(jìn)校直機(jī)，讓校直機(jī)開始運(yùn)作，細(xì)管在校直機(jī)校直滾輪的帶動下向前移動，同時(shí)料盤轉(zhuǎn)動上料，細(xì)管前伸到穿帽裝置處，噴碼器噴碼，傳感器觸發(fā)信號，通過氣缸的帶動，傳感器觸發(fā)信號，切斷機(jī)工作，將細(xì)管切斷，在V型槽的引導(dǎo)下細(xì)管落在定位夾緊裝置上，傳感器再次出發(fā)信號，此時(shí)，右側(cè)的推動小氣缸產(chǎn)生動作，將細(xì)管推到擴(kuò)孔機(jī)位置處，傳感器觸發(fā)信號，將細(xì)管夾緊，完成左側(cè)的擴(kuò)孔。擴(kuò)孔完畢，撥動氣缸動作，將銅管撥下，此時(shí)，定位夾緊裝置撤開，細(xì)管在自身重力作用下落到帶卡槽的帶上，電機(jī)帶動卡槽帶轉(zhuǎn)動，將細(xì)管運(yùn)送到下一處定位夾緊裝置上，另一個(gè)撥動氣缸在傳感器的觸發(fā)下向右推動細(xì)管，讓細(xì)管完成右側(cè)的擴(kuò)孔，撥動氣缸輕輕一撥，定位夾緊裝置撤開，細(xì)管落入料槽中，細(xì)管擴(kuò)孔完成。

該方案的概念結(jié)構(gòu)示意圖如圖1，2所示。

2.1 校直機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

校直機(jī)的主要作用是把不規(guī)則的或者彎曲的型材通過校直形成規(guī)則新材料，一般針對的材料主要有有色金屬、非有色金屬建筑材料、特種鋼材、建筑材料等。所以，業(yè)界有時(shí)候也會直接按照不同的材料來區(qū)別校直的類型。

優(yōu)質(zhì)的校直機(jī)械，都要具備最基本的特點(diǎn)：性能穩(wěn)定、切斷誤差小、能耗低、故障率低。這些對于每一款校直機(jī)設(shè)備來說，都是十分重要的，直接關(guān)乎的設(shè)備的壽命。另外，校直機(jī)的操作也有較多的講究，針對不同的材料，可以選用合適的校直塊、拽引輪槽及傳動速度。如果校直操作之后有較大的偏差，可調(diào)整限位開關(guān)或定尺板，直至適合為止。還有就是機(jī)械上不準(zhǔn)堆放物體，以防止機(jī)械振動物體落入機(jī)體。

校直機(jī)是針對軸桿類產(chǎn)品在熱處理后發(fā)生彎曲變形而設(shè)計(jì)的自動檢測校直裝置，它是一種集機(jī)械、電氣、液壓、氣動、計(jì)算機(jī)測控分析為一體的高科技產(chǎn)品，具有優(yōu)良技術(shù)性能，集中體現(xiàn)在測量精度高，生產(chǎn)節(jié)拍快，工件適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，對軸桿類工件的純圓截面、D型截面以及齒輪或花鍵的分度圓等部位的徑向跳動可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測量。其工作原理大致如下：管料或者棒料放在在料盤上，將其插入校直機(jī)校直轉(zhuǎn)輪，此時(shí)校直機(jī)開始工作，點(diǎn)擊轉(zhuǎn)動帶動校直輪轉(zhuǎn)動，從而使管料或者棒料向前進(jìn)給，一次通過若干豎直校直輪。然后又通過若干水平校直輪，完成校直。擬采用現(xiàn)有的校直機(jī)來實(shí)現(xiàn)管料校直。

2.2 定位夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

定位夾緊機(jī)構(gòu)是通過該裝置保證細(xì)管的準(zhǔn)確定位，對準(zhǔn)擴(kuò)孔機(jī)。當(dāng)細(xì)管被切斷落下時(shí)，需要定位夾緊裝置對細(xì)管限位，防止其掉落，讓細(xì)管停留在一個(gè)與擴(kuò)孔機(jī)入口在相對位置上相對水平的一個(gè)平面上，這樣當(dāng)完全定位時(shí)才能保證位置的準(zhǔn)確，以免產(chǎn)生較大誤差。

定位夾緊機(jī)構(gòu)需要單獨(dú)做成一個(gè)有機(jī)整體，但要保證其與穿帽裝置和運(yùn)料裝置的空間位置相對穩(wěn)定。用到推動氣缸，工裝，V型槽。細(xì)管在V型槽的引導(dǎo)下落在工裝上，該工裝起到了定位的作用，傳感器檢測到信號，發(fā)出信號，然后另一個(gè)氣缸動作，帶動工裝將細(xì)管加緊。夾緊時(shí)，V型槽的一個(gè)面也起到了定位夾緊作用。氣缸通過螺栓安裝在支架上，工裝與氣缸也是通過螺栓相連接的。V型槽卡在支架上。

該定位夾緊裝置的結(jié)構(gòu)如下所述：上板1安裝在鋁型材上，作為定位夾緊裝置的底板，氣缸1安裝在板1上，兩條直線滑軌也安裝在板1上，直線滑軌的滑塊上安裝著板2，板2上安裝著氣缸2和另外兩條直線滑軌。這兩條直線滑軌的滑塊上安裝著板3，板3上安裝的氣缸3和定位工裝。這之間都是通過螺栓連接。V型槽卡在支架板上。

2.3 運(yùn)料機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

運(yùn)料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要是用于運(yùn)送細(xì)管，起到很好的過渡連接作用。運(yùn)料裝置要與定位夾緊裝置相互配合，完成細(xì)管的擴(kuò)孔動作，起到很好的過渡連接作用。根據(jù)結(jié)構(gòu)要求，運(yùn)料機(jī)構(gòu)主要由運(yùn)送電機(jī)、傳送帶、卡槽組成。

當(dāng)細(xì)管被切斷下落時(shí)，落在正在轉(zhuǎn)動的傳送帶上，電機(jī)帶動傳送帶，將細(xì)管運(yùn)送到定位夾緊裝置處的上方，然后落到定位夾緊裝置上，完成運(yùn)料。使用步進(jìn)電機(jī)帶動卡槽傳動帶傳送細(xì)管。當(dāng)細(xì)管被切斷下落時(shí)，落在正在轉(zhuǎn)動的傳送帶上，電機(jī)帶動傳送帶，將細(xì)管運(yùn)送到定位夾緊裝置處的上方，然后落到定位夾緊裝置上，完成運(yùn)料。通過卡槽傳送帶的轉(zhuǎn)動帶動著細(xì)管一起運(yùn)動。能夠較為精確的把細(xì)管運(yùn)送到下一個(gè)定位夾緊機(jī)構(gòu)處，完成動作。

2.4 擴(kuò)孔機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

擴(kuò)孔機(jī)又稱軋環(huán)機(jī)，是加工環(huán)形鍛件的先進(jìn)設(shè)備，廣泛應(yīng)用于軸承、工程機(jī)械、石油化工、航空航天、發(fā)電等工業(yè)領(lǐng)域的環(huán)形件生產(chǎn)。主要用于對管類零件的擴(kuò)孔。

擴(kuò)孔機(jī)的工作原理：當(dāng)管料或者棒料送入擴(kuò)孔機(jī)擴(kuò)孔處時(shí)，傳感器檢測到并發(fā)出指令，擴(kuò)孔機(jī)上的夾緊裝置將管料或者棒料夾緊，隨后擴(kuò)孔機(jī)進(jìn)行擴(kuò)孔。擴(kuò)孔機(jī)在氣缸的作用下通過一系列的機(jī)構(gòu)之間的相互作用完成對管料或者棒料的擴(kuò)孔。其作用是對管料或者棒料進(jìn)行有效擴(kuò)孔。擬采用現(xiàn)有擴(kuò)孔機(jī)完成管料端部擴(kuò)孔。

3 結(jié)論

本文介紹了細(xì)管件端部成型過程設(shè)計(jì)思路及過程。以設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，提出了一種細(xì)管件端部成型，能夠完成細(xì)管的校直、定位夾緊、運(yùn)料和擴(kuò)孔。不僅大大提高了勞動生產(chǎn)率， 而且很好地保證和提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，[3]向智能化、自動化方向發(fā)展，具有很好的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。

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基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51541504，51505407）

作者簡介：姜稀臏（1993-），男，山東海陽人，研究生，研究方向：產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)。