鑄件毛坯全自動剝皮拋光方法

郭洪明

【摘? 要】提出了一套全自動的剝皮方法，在一個密閉的工作腔，工作腔內(nèi)設有剝皮組件、打磨組件和機械抓手，操作平臺的底部設有除塵箱。工件安裝于夾具組件上，通過脹套均勻脹大，達到夾緊工件的作用;操作平臺上的剝皮組件利用X、Y、Z三個維度運動來達到對工件剝皮處理，防止工件在加工過程中發(fā)生位置偏移，提高工件的加工質(zhì)量;再通過打磨組件進行打磨處理，中間只需機械抓手介入操作，無需工人手動操作，達到了工件剝皮、打磨的目的。工作過程中產(chǎn)生的金屬碎屑通過除塵孔落入到除塵箱內(nèi)的抽屜里，抽屜便于清理金屬碎屑，利于環(huán)保。本方法實現(xiàn)流水線操作，工作效率高，通用性廣，只需要更換脹套即可實現(xiàn)對不同口徑的工件進行夾緊，操作安全，有利于環(huán)保。

【關(guān)鍵詞】全自動剝皮法? 剝皮? ?拋光

當前，在衛(wèi)浴產(chǎn)品的制造過程中，零件的加工實施從毛坯-機加-拋光-電鍍-組裝等流程，而毛坯加工后的絕大多數(shù)產(chǎn)品仍然依賴人工進行過沙（即剝皮）、打磨和拋光，工人勞動強度大，且污染嚴重，產(chǎn)生的粉塵對工人具有極大傷害，自動化程度低、生產(chǎn)速度慢， 已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)需要，另外，由于工人的熟練程度不同，導致產(chǎn)品一致性較差，不良率居高，隨著工人數(shù)量的減少，用工成本的提高，企業(yè)迫切需要采用自動化設備代替人工作業(yè)，因此市面上一些自動剝皮、打磨設備對衛(wèi)浴產(chǎn)品（如，龍頭的本體，以下以龍頭本體代替衛(wèi)浴產(chǎn)品）進行加工，這些自動剝皮、打磨設備用機器人替代了人工，雖然大大降低了工人的勞動強度，但工人需要消耗大量的時間將龍頭在剝皮機上取下后放入打磨設備內(nèi)再進行打磨，降低了工作效率。

在日常工作對龍頭毛坯的剝皮工藝的研究，提出了一套全自動的剝皮方法，其設備包括操作平臺和隔塵罩， 隔塵罩位于操作平臺的頂部，隔塵罩與操作平臺構(gòu)成一個密閉的工作腔，操作平臺的底部設有除塵箱，工作腔內(nèi)設有剝皮組件、打磨組件和機械抓手，剝皮組件和打磨組件均與隔塵罩的左右兩側(cè)壁滑動連接，機械抓手與隔塵罩的頂部滑動連接，操作平臺位于隔塵罩的底部，操作平臺上設有夾具組件，夾具組件位于工作腔內(nèi)，操作平臺上設有若干個均勻分布的除塵孔，吸塵箱內(nèi)設有除塵抽屜。工作過程中產(chǎn)生的金屬碎屑通過除塵孔落入到除塵箱內(nèi)的抽屜里，抽屜便于清理金屬碎屑，利于環(huán)保;隔塵罩可防止龍頭本體加工時金屬碎屑飛濺，保證人身安全;龍頭本體安裝于夾具組件上，剝皮組件先對龍頭本體進行剝皮處理，然后再通過打磨組件進行打磨處理，中間只需機械抓手介入操作，無需工人手動操作，達到了龍頭本體剝皮、打磨能實現(xiàn)流水線操作，工作效率高的目的。

剝皮組件和打磨組件均包括移動架和固定塊，剝皮組件的移動架上設有刮皮刀，刮皮刀與移動架轉(zhuǎn)動連接，打磨組件的移動架上設有砂帶輪，砂帶輪與移動架轉(zhuǎn)動連接，隔塵罩內(nèi)設有兩條Y軸滑軌，兩條Y軸滑軌相互平行且分別與隔塵罩的左右兩側(cè)壁連接，固定塊固定安裝于Y軸滑軌上，固定塊的側(cè)面設有電缸，電缸的輸出端與移動架連接，移動架通過Y軸滑軌與隔塵罩的左右兩側(cè)壁滑動連接，夾具組件共有兩個，其中一個夾具組件位于剝皮組件移動架的下方，另一個夾具組件位于打磨組件移動架的下方，機械抓手位于剝皮組件移動架和打磨組件移動架的上方。電缸便于精確控制移動架Y軸向的位置;刮皮刀對龍頭本體進行表面剝皮處理，處理完后，通過機械抓手將剝皮組件移動架下方的夾具組件上的龍頭本體安裝到打磨組件移動架下方的夾具組件上，砂帶輪對龍頭本體進行打磨處理，此過程無需人工介入，方便快捷，同時提高人身安全和工作效率。

移動架包括Y軸移動塊、X軸移動塊和Z軸移動塊，電缸的輸出端與Y軸移動塊連接，Y軸移動塊通過Y軸滑軌與隔塵罩的左右兩側(cè)壁滑動連接， X軸移動塊包括移動板和固定罩，移動板的一側(cè)設有X軸驅(qū)動電機，移動板的另一側(cè)設有Z軸驅(qū)動電機，X軸驅(qū)動電機的輸出端貫穿移動板連接有X軸齒輪，Y軸移動塊上設有X軸滑軌和與X軸齒輪相嚙合的X軸齒條，X軸移動塊通過X軸滑軌與Y軸移動塊滑動連接，Z軸驅(qū)動電機的輸出端貫穿移動板連接有Z軸齒輪，固定罩連接于移動板上設有X軸驅(qū)動電機的一側(cè)，Z軸齒輪位于固定罩內(nèi)，Z軸移動塊上設有Z軸滑軌和與Z軸齒輪相嚙合的Z軸齒條，Z軸移動塊貫穿固定罩通過Z軸滑軌與 X軸移動塊滑動連接。這樣設計有利于實現(xiàn)移動架X軸、Y軸和Z軸三軸方向的移動控制。

Z軸移動塊的一端遠離操作平臺，Z軸移動塊的另一端靠近操作平臺，Z軸移動塊的兩端均設有限位板，Z軸移動塊上靠近操作平臺一端的限位板上設有兩塊前后對稱的安裝板，刮皮刀位于與其相對應的兩塊安裝板之間且與安裝板左右轉(zhuǎn)動連接，砂帶輪位于與其相對應的兩塊安裝板之間且與安裝板左右轉(zhuǎn)動連接，其中一塊安裝板上設有驅(qū)動電機一，驅(qū)動電機一的輸出端貫穿相對應的安裝板分別與刮皮刀和砂帶輪連接。其中一個驅(qū)動電機一驅(qū)動刮皮刀左右轉(zhuǎn)動，另一個驅(qū)動電機一驅(qū)動砂帶輪左右轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)刮皮刀和砂帶輪左右方向轉(zhuǎn)動的自由度。

刮皮刀包括刀片和刀座，刀座的一端與安裝板左右轉(zhuǎn)動連接，刀座上設有驅(qū)動電機二，刀座的另一端通過驅(qū)動電機二與刀片前后轉(zhuǎn)動連接。這樣設計有利于實現(xiàn)刀片前后方向轉(zhuǎn)動的自由度，從而實現(xiàn)剝皮厚度的控制。

砂帶輪包括輪架和砂帶，輪架包括兩塊L型板，兩塊L型板呈前后對稱分布， L型板包括L型板本體和兩塊伸縮板，兩塊伸縮板分別位于L型板本體的兩端，伸縮板的一端與L型板本體滑動連接，伸縮板的另一端設有連接軸一，其中一塊L型板上的伸縮板通過連接軸一與另一塊L型板上相對應的伸縮板連接，連接軸一的兩端分別與兩塊伸縮板轉(zhuǎn)動連接， L型板本體的折彎處設有連接軸二，其中一塊L型板上的L型板本體通過連接軸二與另一塊L型板上的L型板本體連接，連接軸二的兩端分別與兩塊L型板本體轉(zhuǎn)動連接，兩塊L型板本體之間設有兩塊連接板一，兩塊連接板一分別位于L型板本體的兩條邊上，其中一塊L型板本體通過連接板一與另一塊L型板本體固定連接，其中一塊L型板上的伸縮板與另一塊L型板上相對應的伸縮板之間設有連接板二，其中一塊L型板上的伸縮板通過連接板二與另一塊L型板上相對應的伸縮板固定連接，連接板一上設有彈簧，彈簧的一端與連接板一固定連接，彈簧的另一端與連接板二固定連接，砂帶分別通過連接軸一和連接軸二套設于L型板上，其中一塊L型板本體上設有驅(qū)動電機三，驅(qū)動電機三的輸出端貫穿L型板本體與連接軸二連接，另一塊L型板上設有連接塊，所述連接塊位于L型板本體的一側(cè)，連接軸二位于L型板本體的另一側(cè)，輪架通過連接塊與安裝板左右轉(zhuǎn)動連接。驅(qū)動電機三驅(qū)動砂帶輪轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)對龍頭本體表面的打磨;砂帶套設與L型板上呈三角形，驅(qū)動電機一驅(qū)動砂帶輪左右轉(zhuǎn)動，利用三角形的頂角對龍頭本體凹面處進行打磨，利用位于L型板其中一條邊上的砂帶對龍頭本體平面處進行打磨，利用位于兩根連接軸一之間的砂帶對龍頭本體凸面處進行打磨，實現(xiàn)龍頭本體的全面打磨，打磨覆蓋面廣，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

夾具組件包括電機箱，電機箱的頂部設有轉(zhuǎn)動座，電機箱內(nèi)設有旋轉(zhuǎn)電機，旋轉(zhuǎn)電機的輸出端與轉(zhuǎn)動座連接，轉(zhuǎn)動座與電機箱轉(zhuǎn)動連接，電機箱的底部與操作平臺可拆卸連接，轉(zhuǎn)動座的一端與電機箱轉(zhuǎn)動連接，轉(zhuǎn)動座的另一端設有安裝塊，安裝塊的一側(cè)設有步進電機一，安裝塊的另一側(cè)轉(zhuǎn)動連接有軸桿，步進電機一的輸出端貫穿安裝塊與軸桿連接，軸桿的一端與安裝塊轉(zhuǎn)動連接，軸桿的另一端設有回轉(zhuǎn)氣缸一，回轉(zhuǎn)氣缸一的輸出端連接有直線氣缸一，直線氣缸一的一端與回轉(zhuǎn)氣缸一連接，直線氣缸一的另一端連接有鎖緊塊，直線氣缸一的輸出端設有脹套，直線氣缸一的輸出端貫穿鎖緊塊與脹套套接。龍頭本體通過脹套安裝于直線氣缸一的輸出端上，旋轉(zhuǎn)電機精確控制轉(zhuǎn)動座的旋轉(zhuǎn)角度，步進電機一精確控制龍頭本體沿安裝塊兩側(cè)的擺動角度，回轉(zhuǎn)氣缸一精確控制龍頭本體自身的旋轉(zhuǎn)角度，從而實現(xiàn)龍頭本體三個方向的自由度，直線氣缸一用于夾緊龍頭本體，防止龍頭本體在加工過程中發(fā)生位置偏移，有利于提高龍頭本體的加工質(zhì)量。

直線氣缸一的輸出端設有圓錐臺，圓錐臺一端的直徑小于另一端的直徑，圓錐臺上較小直徑的一端與直線氣缸一的輸出端固定連接，脹套的形狀為圓柱形，脹套內(nèi)設有與圓錐臺相匹配的圓錐孔，脹套的側(cè)面設有缺口，缺口與圓錐孔相連通，脹套通過圓錐孔套設與圓錐臺上。龍頭本體套設于脹套上，直線氣缸一的輸出端收縮時，脹套作用于鎖緊塊上，直線氣缸一的輸出端帶動圓錐臺收縮，在圓錐臺的作用下，使得脹套均勻脹大，從而使得龍頭本體內(nèi)孔均勻受力，起到夾緊龍頭本體的作用;同時只需要更換脹套即可實現(xiàn)對不同口徑的龍頭本體進行夾緊，通用性廣。

隔塵罩的頂部設有直線導軌，直線導軌上滑動連接有滑塊，直線導軌的端部設有絲桿電機，絲桿電機的輸出端與滑塊連接，機械抓手包括回轉(zhuǎn)氣缸二和直線氣缸二，回轉(zhuǎn)氣缸二安裝于滑塊上，回轉(zhuǎn)氣缸二的輸出端與直線氣缸二連接，直線氣缸二的輸出端設有夾體，夾體的形狀為環(huán)抱狀，夾體的內(nèi)側(cè)設有保護墊，夾體包括左夾體和右夾體，左夾體與直線氣缸二的輸出端轉(zhuǎn)動連接，右夾體與直線氣缸二的輸出端固定連接，直線氣缸二的輸出端上設有步進電機二，步進電機二的輸出端貫穿直線氣缸二的輸出端與左夾體連接，左夾體與右夾體呈左右對稱分布，左夾體的一端與直線氣缸二的輸出端連接，左夾體的另一端的形狀為弧形，保護墊位于左夾體上形狀為弧形的一端上。剝皮組件上的移動架沿Y軸向移動，使得移動架與與其相對應的夾具組件上下方向錯開位置，夾具組件上的直線氣缸一的輸出端外推，使得脹套帶動龍頭本體與鎖緊塊脫離，步進電機一控制軸桿轉(zhuǎn)動，使得軸桿處于水平位置，從而保證龍頭本體處于水平位置;絲桿電機控制滑塊移動，使得夾體位于龍頭本體的正上方，回轉(zhuǎn)氣缸二控制夾體旋轉(zhuǎn)，同時直線氣缸二控制夾體下移，使得左夾體與右夾體位于龍頭本體的兩側(cè)，步進電機二控制左夾體轉(zhuǎn)動，使得左夾體向右夾體靠攏，夾緊龍頭本體，移動架向一側(cè)移動，將龍頭本體從脹套上取下;直線氣缸二控制夾體帶動龍頭本體上移，移動架沿Y軸滑軌移動至打磨區(qū)域，重復操作，通過機械抓手將龍頭本體套設于脹套上。

本工藝設備的有益效果是：實現(xiàn)龍頭本體剝皮、打磨的流水線操作，工作效率高;實現(xiàn)龍頭本體的全面剝皮和打磨，提高產(chǎn)品質(zhì)量;防止龍頭本體在加工過程中發(fā)生位置偏移，有利于提高龍頭本體的加工質(zhì)量;脹套均勻脹大，從而使得龍頭本體內(nèi)孔均勻受力，起到夾緊龍頭本體的作用;同時只需要更換脹套即可實現(xiàn)對不同口徑的龍頭本體進行夾緊，通用性廣;利于環(huán)保。