基于柔性自動可調刀組的古磚切片系統(tǒng)的設計

丁江龍 葉暢 畢艷茹 周康樂

摘要：隨著復古文化產業(yè)的爆發(fā)，市場對古磚的需求逐步擴大，在目前生產現(xiàn)狀是沒有針對性設備，生產能力低下。針對這個新興產業(yè)的技術缺口問題，本文設計一種柔性自動可調刀組的古磚切片系統(tǒng)。該系統(tǒng)設計的切割組件，可根據產品規(guī)格的不同實現(xiàn)柔性切割;針對普通設備換刀難的問題，系統(tǒng)通過燕尾槽滑軌實現(xiàn)刀片的自動升降，保證了損耗的刀片更換方便。另外為了滿足環(huán)保需求，系統(tǒng)設計了自動噴淋系統(tǒng)，保證系統(tǒng)全程無塵工作，本系統(tǒng)已經在企業(yè)投產，切削效率可達0.4平米/分鐘，效率是原有設備的4倍，切割效率高，能最大限度的降低生產成本，節(jié)省勞動力。

關鍵詞：柔性;可調刀組;燕尾槽滑軌;噴淋系統(tǒng);效率高

0? 引言

隨著社會經濟的發(fā)展，人民生活水平的提高，建筑裝飾行業(yè)迅速發(fā)展，人們開始對個性、環(huán)保和文化有所追求，越來越多的人對古磚感興趣。“古磚”就是實心粘土磚，國家在2005年正式推行禁止使用實心粘土磚的政策，從而這些舊磚便是成為了不可復制的稀缺建筑材料。對舊磚進行整理、再加工，然后運用到旅游地產項目、商業(yè)地產的項目中，既能為建筑增添古舊文化的感覺，還是一種降低的成本的不錯方式。古磚加工為冷僻行業(yè)，沒有專用設備，目前企業(yè)應用的切古磚設備多是切瓷磚機改造的，多采用同步切磚法切割，切片效率很低、設備損耗嚴重，一般在0.1平米/分鐘，無法滿足生產需求。隨著市場需求逐步廣闊，高效全自動的古磚切片設備的設計開發(fā)，是市場急需解決的問題。本文設計基于柔性自動可調刀組的古磚切片系統(tǒng)，可實現(xiàn)地損耗高效切削，解決目前存在的難題。

1? 技術路線

本設計具體的技術路線如圖1所示，包括機械系統(tǒng)設計和控制系統(tǒng)設計兩方面。其中機械系統(tǒng)設計主要從傳輸裝置設計、切割裝置設計、收塵裝置設計3個主要流程設計完成;控制系統(tǒng)設計主要從傳輸控制、升降刀架控制、噴淋控制3個控制方面來完成。[1-3]

2? 系統(tǒng)設計方案

2.1 整體機械結構設計

根據古青磚粘性高、硬度大的結構特點，對古磚切片機的整體機械結構進行設計，機械結構設計主要包括以下步驟：

2.1.1 傳輸裝置設計

根據古青磚的受力特性，設計傳送帶加滾壓輪配合的方式送料，滾壓輪可以通過升降套的升降桿為滾壓輪加力，增大送料摩擦力。

2.1.2 切割裝置設計

切割裝置包括：

①切割組件：采用凸輪驅動雙切切磚機，在同步切磚機基礎上，采用凸輪機構驅動切磚滑車，結構緊湊，控制精確。切割組件設計充分考慮不同產品的加工柔性，根據設計和計算優(yōu)化切割組件的設計結構。

②自動換刀裝置：為了能夠方便換刀，設計自動升降臺，使繁瑣的換刀工作變簡單。[4-6]

2.2 控制系統(tǒng)設計

考慮初創(chuàng)企業(yè)承擔設備研發(fā)成本能力有限，本系統(tǒng)采用開環(huán)控制系統(tǒng)。沒有使用位置、速度檢測裝置及反饋裝置，因此具有結構簡單、制造成本低等優(yōu)點。

系統(tǒng)通過PLC控制，采用雙凸輪驅動部件驅動切割部件進行切磚，可快速切割;采用雙切機構切磚，可達到常規(guī)切磚速度下的雙倍切磚效率;采用傳送帶傳送磚泥條和磚坯，有效保證泥條和磚坯傳送過程中不易擦毛擠壓損傷。另外增加了切磚機收塵裝置，包括風管、軸流風機、喇叭收塵管、噴淋裝置、供水管、儲水槽和排污管，所述喇叭收塵管安裝在風管的輸入端，風管的輸出端伸入至儲水槽內，所述軸流風機安裝在風管上，噴淋裝置位于風管內，供水管的輸出端與噴淋裝置的輸入端連通，所述排污管安裝在儲水槽的輸出端。（圖2）

3? 系統(tǒng)組成及工作原理

3.1 系統(tǒng)組成

切磚機系統(tǒng)，包括機架，傳輸帶、龍門架、滾壓輪、升降套、擋磚板、切割鋸片、主軸、燕尾槽、升降電機、主傳動電機、帶傳動電機等組成。如圖3所示。[7]

3.2 工作原理

古磚切片系統(tǒng)，如圖3所示，包括機架1，機架上設有用于輸送老磚的輸送皮帶10，上料入口處固定有若干龍門架4，龍門架橫跨在輸送皮帶上方，龍門架上下滑動設有安裝架，所述的滾壓輪2固定在安裝架上。安裝架和龍門架之間通過升降套3連接，升降套的固定座固定在龍門架上，升降套的升降桿和安裝架固定連接，升降套可調滾壓輪高度;機架上安裝有切割組件，所述的切割組件包括至少一個用于切割古磚的鋸片11，鋸片位于輸送皮帶的上方，機架上位于鋸片的前方設有用于古磚壓在輸送皮帶的若干個滾壓輪2。切割組件包括固定在機架上的底架，底架上固定安裝有滑塊底座，滑塊底座上下滑動設有移動座，滑塊底座和移動座之間設有相互配合的燕尾槽7，移動座上固定有刀具安裝座，刀具安裝座上固定有主軸8，鋸片11固定在主軸8上，架上固定有升降電機5，電機和移動座之間通過絲桿連接。支撐架在老磚的進料口處固定有第一擋磚板，第一擋磚板在靠近進料口處呈便于將老磚導入的開口型，支撐架在出料口處固定有第二擋磚板。機架上位于鋸片的后方固定有噴淋裝置12，噴淋裝置包括橫跨在輸送皮帶上方的噴淋架，噴淋架上固定有向下噴水的噴頭。

待切割產品從滾壓輪處上料口上料，通過傳送帶送至第一檔磚板進料口處，在刀組部分進行切割。切割時，尾部噴淋裝置進行除塵處理，完成后，由傳送帶傳送至出料口。其中，刀組部分可以根據產品的不同規(guī)格，設置鋸片的間距及數量，完成柔性切割，還可以隨時根據需求通過升降電機和燕尾槽聯(lián)合作用，自動更換刀片。本系統(tǒng)根據實際生產測試的切削效率可達0.4平米/分鐘，效率是原有設備的4倍，切割效率高，能最大限度的降低生產成本，節(jié)省勞動力。投產企業(yè)生產實景如圖4所示。

4? 結論

①本文所設計切片系統(tǒng)，采用滾壓輪和傳送帶配合送磚，切割組件實現(xiàn)柔性可調，可切割各種不同規(guī)格的產品，完成一次性多片切割，切割范圍廣、效率高，能最大限度的降低生產成本;

②通過燕尾槽滑軌實現(xiàn)刀片的升降，保證損耗的刀片更換方便，節(jié)省了人力;

③切割過程采用自動噴淋沖洗，無灰塵污染，實現(xiàn)環(huán)保工作要求;

④本系統(tǒng)的切削效率可達0.4平米/分鐘，效率是原有設備的4倍，切割效率高，能最大限度的降低生產成本，節(jié)省勞動力。

參考文獻：

[1]成大先.機械設計手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2008.

[2]張曙.工業(yè)4.0和智能制造[J].機械設計與制造工程，2014，43（8）：1-5.

[3]都云飛，李文久.工業(yè)車輛流線化布局的分析與研究[J].起重運輸機械，2014（1）：5-7.

[4]趙海東.高精度數控立車雙平衡油缸結構刀架的研究[J].制造技術與機床，2014（2）：92-93.

[5]楊威.高速加工中心自動換刀裝置的研發(fā)[D].武漢科技大學碩士論文，2012.

[6]盧曉紅.動力刀架刀盤結構參數優(yōu)化[J].組合機床與自動化加工技術，2011（4）：82-85.

[7]蔡寬麒.雙彈簧回轉式椰肉椰殼分離機的設計及仿真分析[J].食品與機械，2017，33（4）：94-100.