多軸聯(lián)動(dòng)蒸發(fā)器管精密螺旋纏繞設(shè)備的設(shè)計(jì)

孫素海，程西偉，李海峰，方杰，程振邦

多軸聯(lián)動(dòng)蒸發(fā)器管精密螺旋纏繞設(shè)備的設(shè)計(jì)

孫素海1，程西偉1，李海峰1，方杰1，程振邦2

（1.安徽中佳自動(dòng)化科技有限公司，安徽 滁州 239000；2.合肥工業(yè)大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，安徽 合肥 230009）

蒸發(fā)器是制冷系統(tǒng)的主要換熱裝置，一般采用繞管式蒸發(fā)器，常由鋁管或銅管沿著內(nèi)膽螺旋纏繞而成。本文針對(duì)D型蒸發(fā)器管，以機(jī)電一體化技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、多軸協(xié)同控制技術(shù)及機(jī)械設(shè)計(jì)理論為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了一種智能纏繞設(shè)備。該設(shè)備具有自動(dòng)送料、自動(dòng)螺旋纏繞、無(wú)摩擦復(fù)合輸送等功能。其中自動(dòng)送料方案的設(shè)計(jì)中包含糾偏組件結(jié)構(gòu)、牽拉組件結(jié)構(gòu)、剪切結(jié)構(gòu)、壓D型結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，纏繞運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)中包含纏繞平臺(tái)和高效轉(zhuǎn)模的設(shè)計(jì)。為實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)變速銅蒸發(fā)器管無(wú)摩擦復(fù)合輸送，研究了銅蒸發(fā)器管的輸送速度控制。該設(shè)備有利于D型蒸發(fā)器管的推廣應(yīng)用。

冰箱冷柜；蒸發(fā)器管；螺旋纏繞；多軸聯(lián)動(dòng)

蒸發(fā)器是制冷系統(tǒng)的主要換熱裝置，是冷柜的核心部件之一，對(duì)冷柜制冷有著至關(guān)重要的作用。蒸發(fā)器管的自動(dòng)纏繞是研究的重點(diǎn)。張雪梅等[1]研究了兩種不同的蒸發(fā)器流程布置對(duì)臥式直冷柜的耗電量及冷凍能力的影響，得出螺旋上升蒸發(fā)器流程在耗電量、冷凍能力上有明顯的優(yōu)勢(shì)。攀志強(qiáng)等[2]研究了冰箱運(yùn)輸過(guò)程中，在不影響制冷、腐蝕等因素的前提下，選擇合適的方式及材料將蒸發(fā)器管與蒸發(fā)板進(jìn)行固定，從而解決蒸發(fā)器管的整體運(yùn)輸問(wèn)題。建湖恒華機(jī)電有限公司[3]設(shè)計(jì)了一種勻冷冰箱冷凝管同步纏繞貼附鋁箔膠帶機(jī)械，包括機(jī)架、壓臂調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、鋁箔膠帶自動(dòng)貼附收紙裝置、伺服傳動(dòng)與同步纏繞機(jī)構(gòu)、繞管模具和人機(jī)界面六大部分。段宗軍等[4]針對(duì)目前部分蒸發(fā)器生產(chǎn)設(shè)備中內(nèi)膽模具只能固定在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，一套設(shè)備只能用于一種冰箱型號(hào)內(nèi)膽的蒸發(fā)管纏繞作業(yè)的弊端，設(shè)計(jì)了一種帶換模的蒸發(fā)管纏繞旋轉(zhuǎn)臺(tái)，通過(guò)在旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)導(dǎo)軌上安裝滾輪組和鎖緊機(jī)構(gòu)，使得一個(gè)旋轉(zhuǎn)臺(tái)上能夠更換不同模具，大大節(jié)省了換模時(shí)間，通用性增強(qiáng)。詹弋[5]設(shè)計(jì)了一種制冷內(nèi)膽外蒸發(fā)器制冷管自動(dòng)盤管裝置，該裝置主要包括控制器、內(nèi)膽夾具裝置、制冷管上料裝置、焊接平臺(tái)等部分，實(shí)現(xiàn)了上料、纏繞和焊接的一體化，有效解決了傳統(tǒng)手工方式進(jìn)行外蒸發(fā)器制冷纏繞效率低、貼合程度不夠好、焊接效果無(wú)法保證等缺點(diǎn)。蘇州新元電器有限公司[6]設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)繞管機(jī)，由升降機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、搖臂輸送機(jī)構(gòu)組成，結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)平穩(wěn)，能集中控制自動(dòng)工作，有效地提高內(nèi)膽生產(chǎn)效率，能夠在同一內(nèi)膽上繞出多種間距多種圈數(shù)的管路，滿足生產(chǎn)多樣化的需求。鹽城恒華智造科技有限公司[7]提出的冷柜鋁管纏繞機(jī)械，實(shí)現(xiàn)了冷柜內(nèi)膽外側(cè)冷凝管的纏繞與鋁箔膠帶的同步貼覆，解決了原來(lái)冷柜冷凝器與內(nèi)膽貼合性不好、影響制冷效率的問(wèn)題。楊明珠[8]分析了機(jī)床電氣故障和診斷，為蒸發(fā)器管旋轉(zhuǎn)底座的實(shí)現(xiàn)提供了技術(shù)支持。重慶電機(jī)廠技術(shù)情報(bào)局[9]研制了數(shù)控自動(dòng)沖槽，實(shí)現(xiàn)了沖槽的自動(dòng)化，為本文的自動(dòng)送料裝置提供了技術(shù)支持。王寶瑛[10]分析了冰箱的噪聲來(lái)源，提出一系列解決冰箱噪聲的措施，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，對(duì)節(jié)能冰箱的降噪提供了參考。雷鳴等[11]提出一種參數(shù)化建模設(shè)計(jì)冰箱內(nèi)膽模具底座，針對(duì)不同尺寸參數(shù)的底座，依據(jù)相應(yīng)的特征參數(shù)表達(dá)式數(shù)據(jù)文件，可以自動(dòng)、快速地實(shí)現(xiàn)底座的三維設(shè)計(jì)。

目前市場(chǎng)上的冷柜制冷系統(tǒng)如圖1所示，一般采用繞管式蒸發(fā)器，常由鋁管或銅管沿內(nèi)膽螺旋纏繞而成，纏繞完成后由人工剪斷，生產(chǎn)效率低，不利于大規(guī)模生產(chǎn)。

圖1 繞管式蒸發(fā)器及其管路圖

機(jī)電一體化技術(shù)的深入使用，是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品高質(zhì)量、高效率、高效益的必然選擇[12]。為此，本設(shè)計(jì)方案提出以機(jī)電一體化技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、多軸協(xié)同控制技術(shù)及機(jī)械設(shè)計(jì)理論為基礎(chǔ)，以制冷行業(yè)對(duì)蒸發(fā)器管智能纏繞技術(shù)及裝備的迫切需求為牽引，研制智能高效纏繞設(shè)備。

1 自動(dòng)送料方案設(shè)計(jì)

目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的生產(chǎn)線上對(duì)冰箱內(nèi)膽蒸發(fā)器的生產(chǎn)方式主要有兩種：人工纏繞和機(jī)器自動(dòng)化纏繞。傳統(tǒng)蒸發(fā)器管生產(chǎn)工藝是先對(duì)蒸發(fā)器管定型，再采用人工套管的方式配合鋁箔紙?jiān)诶涔駜?nèi)膽上固定。該成型方式會(huì)造成蒸發(fā)器管與內(nèi)膽接觸不緊密，圈與圈節(jié)距不均勻，同時(shí)生產(chǎn)效率低下，成品質(zhì)量難以保證。針對(duì)以上的問(wèn)題，設(shè)計(jì)自動(dòng)送料方案，如圖2所示，主要由糾偏組件、牽拉組件、剪切組件、壓D型型組件等組成，實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化設(shè)計(jì)。

1.貼覆輪；2.壓D型組件；3.剪切組件；4.牽拉組件；5.橫向糾偏組件；6.縱向糾偏組件。

1.1 糾偏組件

糾偏組件結(jié)構(gòu)如圖3所示，包含了橫向糾偏組件和縱向糾偏組件兩種放置方式，以便于對(duì)送料管持續(xù)且穩(wěn)定地糾偏。橫向糾偏組件由糾偏支架、兩條導(dǎo)板、兩條長(zhǎng)壓板、兩條短壓板、若干組糾偏輪組成，兩條導(dǎo)板的結(jié)構(gòu)相同，與走料軸線平行，且水平對(duì)稱布置，使固裝在糾偏支架上。設(shè)計(jì)了一條長(zhǎng)壓板固定安裝在導(dǎo)板上方，以便更好地穩(wěn)定導(dǎo)板，長(zhǎng)壓板的寬度大于導(dǎo)板的寬度。

在兩條導(dǎo)板、兩條長(zhǎng)壓板共同形成的導(dǎo)槽內(nèi)，設(shè)計(jì)了若干個(gè)偏輪組件的支板，每個(gè)偏輪組件的支板上均設(shè)有一個(gè)糾偏輪組件。糾偏輪組件由糾偏輪軸、糾偏輪組成，糾偏輪套裝在糾偏輪軸上，糾偏輪軸固裝在偏輪組件支板上，相鄰的兩個(gè)糾偏輪對(duì)頂布置。在每個(gè)偏輪組件支板相對(duì)的長(zhǎng)壓板外側(cè)，分別設(shè)有一個(gè)螺母用來(lái)調(diào)整長(zhǎng)壓板的距離。

縱向糾偏組件結(jié)構(gòu)和橫向糾偏組件完全相同，與橫向糾偏組件垂直，安置在橫臺(tái)上。

1.偏輪組件支板；2.糾偏輪；3.糾偏輪軸；4.螺母調(diào)位組件；5.長(zhǎng)壓板；6.短壓板。

1.2 牽拉組件

牽拉組件結(jié)構(gòu)如圖4所示，主要由牽拉基座、牽拉電機(jī)、牽拉齒輪、牽拉基板等組成。設(shè)計(jì)了兩組結(jié)構(gòu)完全相同的牽拉組件，將它們對(duì)稱布置于牽拉基板的走料軸線兩側(cè)。每組牽拉組件，均包括主動(dòng)牽拉輪組件、被動(dòng)牽拉輪組件、中間牽拉輪組件、傳動(dòng)齒輪。將主動(dòng)牽拉輪組件、中間牽拉輪組件、被動(dòng)牽拉輪組件依次通過(guò)同步帶連接構(gòu)成帶傳動(dòng)，并且在每個(gè)主動(dòng)牽拉輪組件的主動(dòng)牽拉軸上，均固裝有傳動(dòng)齒輪，兩個(gè)傳動(dòng)齒輪完全相同并可相互嚙合。

1.牽拉電機(jī)；2.聯(lián)軸器；3.牽拉基座；4.牽拉基板；5.牽拉軸；6.牽拉輪；7.牽拉齒輪。

牽拉電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器與牽拉軸連接，在主動(dòng)牽拉輪組件、中間牽拉輪組件、被動(dòng)牽拉輪組件上分別設(shè)有位置調(diào)整組件，以便于更好地調(diào)整各個(gè)組件的位置。牽拉電機(jī)啟動(dòng)將通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)牽拉齒輪運(yùn)動(dòng)，牽拉齒輪上的牽拉輪組件隨著齒輪的傳動(dòng)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)物料向前運(yùn)輸，當(dāng)牽拉電機(jī)停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，進(jìn)料結(jié)束。

1.3 剪切組件

剪切組件結(jié)構(gòu)如圖5所示，主要由切割電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)軸、切割齒輪、推力油缸等組成。將切割電機(jī)安裝在橫臺(tái)上，通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可將動(dòng)力傳遞到旋轉(zhuǎn)組件中的旋轉(zhuǎn)軸上，為使傳動(dòng)更為簡(jiǎn)便穩(wěn)定，采用帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。

1.切割電機(jī)；2.活塞桿；3.推力油缸；4.連接板；5.底座；6.傳送帶；7.旋轉(zhuǎn)軸；8.鋸齒飛輪。

帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)包括主動(dòng)帶輪、同步帶、從動(dòng)帶輪。主動(dòng)帶輪與切割電機(jī)連接在一起，通過(guò)同步帶與從動(dòng)帶輪構(gòu)成帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，將從動(dòng)帶輪安裝在旋轉(zhuǎn)軸上。旋轉(zhuǎn)軸設(shè)計(jì)為階梯軸，沿其軸線設(shè)有輸送孔可讓蒸發(fā)器管線通過(guò)，輸出的孔軸線與牽拉組件的走料軸線共線；旋轉(zhuǎn)軸的進(jìn)料端由軸承座支架支承，安裝在橫臺(tái)上。

剪切電機(jī)啟動(dòng)，通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將動(dòng)力傳遞給旋轉(zhuǎn)軸。設(shè)計(jì)一個(gè)彈性錐套，其為外表面帶有錐度的套筒，在彈性錐套的大端面上安裝一對(duì)鋸齒飛輪。蒸發(fā)器管線通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸中的輸送孔，電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)安裝在彈性錐套大端面上的鋸齒飛輪旋動(dòng)。在推力油缸的作用下，活塞桿伸出帶動(dòng)連接板壓向套筒作直線運(yùn)動(dòng)，壓向套筒壓向彈性錐套上的錐面，從而將鋸齒飛輪壓向中心，進(jìn)而使得鋸齒飛輪對(duì)蒸發(fā)器管產(chǎn)生切割作用。切割完成后，推力油缸將活塞桿收回，鋸齒飛輪在彈性錐套的作用下返回原來(lái)的位置。

1.4 壓D型組件

目前市場(chǎng)上的蒸發(fā)器管多為圓柱形，這種蒸發(fā)器管與蒸發(fā)器的接觸間隙大、制冷效果差、效率低。因此設(shè)計(jì)了一種D型蒸發(fā)器管。D型蒸發(fā)器管可以貼覆在蒸發(fā)器上，經(jīng)檢驗(yàn)，其制冷效率遠(yuǎn)大于圓柱形蒸發(fā)器管。所設(shè)計(jì)的壓D型組件結(jié)構(gòu)如圖6所示，主要由成型氣缸、動(dòng)模板、定模板、第一擋座、第二導(dǎo)槽壓板、動(dòng)模輪、動(dòng)模軸、定模輪、定模軸等組成。

1.成型氣缸；2.第二導(dǎo)槽壓板；3.活塞桿；4.動(dòng)模板；5.動(dòng)模軸；6.動(dòng)模輪；7.定模軸；8.定模輪；9.定模板；10.第一擋座。

將成型氣缸缸筒固裝在第一擋座上，活塞桿與動(dòng)模板連接。動(dòng)模板一端設(shè)在第一擋座中，另一端設(shè)在第二導(dǎo)槽壓板的導(dǎo)槽中。在動(dòng)模板上設(shè)計(jì)一個(gè)動(dòng)模軸，并且在動(dòng)模軸上套裝動(dòng)模輪。在定模板上設(shè)有定模軸，在定模軸上套裝有定模輪。將第一擋座、第二導(dǎo)槽壓板、定模板均固定安裝在橫臺(tái)上，當(dāng)成型氣缸伸出到位時(shí)，保證動(dòng)模輪與定模輪可以相切。

在動(dòng)模輪和定模輪側(cè)部分別設(shè)有環(huán)槽、半I型環(huán)槽，當(dāng)物料管通過(guò)時(shí)，在環(huán)槽和半I型環(huán)槽的作用下可壓制成D型結(jié)構(gòu)。該壓D型組件還具有夾持功能，可保證當(dāng)物料管在剪切機(jī)構(gòu)中被剪切后，物料管不會(huì)出現(xiàn)晃動(dòng)現(xiàn)象。若是不能使物料管穩(wěn)定輸入將會(huì)影響物料管進(jìn)入到下一個(gè)工序之中，從而導(dǎo)致纏繞過(guò)程出現(xiàn)誤差。設(shè)計(jì)的壓D型結(jié)構(gòu)保持了物料傳送的穩(wěn)定性。

2 冷柜內(nèi)膽蒸發(fā)器管纏繞運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)

2.1 纏繞平臺(tái)

螺旋纏繞運(yùn)動(dòng)可分解為水平纏繞和升降兩部分運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)分析如圖7所示。由于內(nèi)膽是矩形形狀，在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中貼覆面會(huì)發(fā)生極大的跳動(dòng)，因此水平纏繞平臺(tái)采用的是、軸平動(dòng)和軸轉(zhuǎn)動(dòng)的組合，內(nèi)膽在繞著軸轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，沿著、兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，避免在矩形內(nèi)膽轉(zhuǎn)角位置貼覆頭出現(xiàn)極大跳動(dòng)，保證內(nèi)膽膽壁始終沿著固定的貼覆頭運(yùn)動(dòng)。

圖7 纏繞平臺(tái)運(yùn)動(dòng)分析圖

升降平臺(tái)結(jié)構(gòu)如圖8所示，主要由機(jī)架、升降組件、送管組件、切斷裝置、膠帶纏繞組件、貼覆臂、壓D型組件等組成。保持貼覆頭固定不動(dòng)，當(dāng)模具轉(zhuǎn)動(dòng)到拐角部位時(shí)，貼覆輪交替壓住管子在內(nèi)膽上，以達(dá)到更好的效果。采用氣缸驅(qū)動(dòng)D型壓輪來(lái)實(shí)現(xiàn)壓D型，保證纏繞管效果更好。纏繞平臺(tái)的設(shè)計(jì)是為了實(shí)現(xiàn)螺旋纏繞和貼覆頭與內(nèi)膽始終貼合的功能，當(dāng)貼覆頭始終與內(nèi)膽貼合時(shí)進(jìn)行螺旋纏繞。

螺旋纏繞功能的實(shí)現(xiàn)需借助升降平臺(tái)和水平纏繞平臺(tái)，如圖8所示。貼覆功能的實(shí)現(xiàn)則是兩個(gè)部分共同作用：水平纏繞平臺(tái)通過(guò)、軸的水平運(yùn)動(dòng)和軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)貼覆點(diǎn)始終與內(nèi)膽壁相貼合，升降臺(tái)則通過(guò)貼覆輪使得纏繞管一直和內(nèi)膽壁貼合。

1.壓D型組件；2.剪切組件；3.牽拉組件；4.糾偏組件

2.2 高效轉(zhuǎn)模

內(nèi)膽托盤架上的轉(zhuǎn)模采用一套特殊設(shè)計(jì)的內(nèi)模，如圖9所示。內(nèi)膽尺寸發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)增減工藝拼版就可實(shí)現(xiàn)適應(yīng)，提高轉(zhuǎn)模的兼容性，降低人工換模時(shí)的勞動(dòng)強(qiáng)度和耗費(fèi)時(shí)間。

1.導(dǎo)軌；2.工藝拼版；3.導(dǎo)槽

3 實(shí)時(shí)變速銅蒸發(fā)器管無(wú)摩擦復(fù)合輸送

3.1 銅蒸發(fā)器管輸送速度控制

銅蒸發(fā)器管在纏繞貼覆的過(guò)程中，保持輸送速度的均勻性是最為重要的。

如果輸送蒸發(fā)器管的速度過(guò)慢，會(huì)導(dǎo)致蒸發(fā)器管處于拉拽狀態(tài)，或?qū)?nèi)膽造成壓痕或磨損，從而出現(xiàn)銅蒸發(fā)器管貼覆覆蓋面積小、制冷效果差、使用周期短等缺點(diǎn)。如果輸送速度過(guò)快，會(huì)導(dǎo)致蒸發(fā)器管彎曲或貼覆不緊密，還可能會(huì)出現(xiàn)銅蒸發(fā)器管脫落的問(wèn)題，最終影響產(chǎn)品質(zhì)量。因此需根據(jù)內(nèi)膽貼覆位置的實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度，實(shí)時(shí)控制送料速度。內(nèi)膽貼覆位置實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度是內(nèi)膽壁的運(yùn)動(dòng)速度和纏繞頭升降速度的矢量合成。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，將內(nèi)膽壁的實(shí)際速度分為側(cè)壁部分速度和拐角部分速度，速度合成方案如圖10所示，其中側(cè)壁部分速度即為軌道水平運(yùn)動(dòng)速度，而拐角部分速度的構(gòu)成較為復(fù)雜，難以通過(guò)理論分析的方法得到，需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)仿真來(lái)獲取。

圖10 內(nèi)膽貼覆位置實(shí)際速度獲得原理圖

纏繞頭升降速度即為升降平臺(tái)的速度。通過(guò)矢量合成即可得到內(nèi)膽貼覆位置的實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度，而后控制纏繞管以此變速輸出，即可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)變速蒸發(fā)器管無(wú)摩擦復(fù)合纏繞。

3.2 無(wú)摩擦復(fù)合輸送

蒸發(fā)器管線在進(jìn)料端會(huì)在一定范圍內(nèi)擺動(dòng)偏移，因此將導(dǎo)向套筒設(shè)置成中部帶錐孔的套筒結(jié)構(gòu)，保證其在進(jìn)入導(dǎo)向套筒時(shí)保持平滑而不發(fā)生過(guò)大的折彎。通過(guò)糾偏組件上的一對(duì)糾偏輪，對(duì)從物料盤進(jìn)入的彎曲管線依次實(shí)現(xiàn)水平糾偏和縱向糾偏。

牽拉組件提供動(dòng)力，使管線源源不斷地進(jìn)入。牽拉電機(jī)帶動(dòng)兩組牽拉輪，通過(guò)牽拉輪與管線的擠壓摩擦帶動(dòng)牽拉管線前進(jìn)。管線經(jīng)牽拉后進(jìn)入剪切組件，切割電機(jī)帶動(dòng)切割組件旋轉(zhuǎn)，對(duì)管線進(jìn)行切割。經(jīng)過(guò)壓D型結(jié)構(gòu)確保蒸發(fā)器管線穩(wěn)定后進(jìn)入接下來(lái)的折彎組件中，在升降平臺(tái)和水平纏繞平臺(tái)的協(xié)同配合下，完成整個(gè)蒸發(fā)器管線的精確纏繞。

如圖11所示，根據(jù)有限元分析結(jié)果，在滿足運(yùn)動(dòng)過(guò)程各部分結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求的條件下，對(duì)折彎臂的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使壁厚盡量變薄、結(jié)構(gòu)盡量精簡(jiǎn)。

圖11 折彎臂有限元分析圖

4 結(jié)論

本文對(duì)冰箱、冷柜內(nèi)膽蒸發(fā)器管實(shí)時(shí)變速無(wú)摩擦纏繞、螺旋纏繞平臺(tái)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，產(chǎn)品實(shí)物如圖12、圖13所示。

圖12 蒸發(fā)器管纏繞實(shí)物圖

主要結(jié)論如下：

（1）采用伺服送管機(jī)構(gòu)，使送管機(jī)構(gòu)的送管速度和轉(zhuǎn)模機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)速度相匹配，這樣貼覆頭會(huì)和內(nèi)膽壁緊密貼覆，避免了送管速度和轉(zhuǎn)模速度不匹配造成的壓痕。

（2）內(nèi)膽托盤架上的轉(zhuǎn)模采用一套特殊設(shè)計(jì)的內(nèi)模，在內(nèi)膽尺寸發(fā)生變化時(shí)，只需通過(guò)增減工藝拼版就可以進(jìn)行適應(yīng)，提高了轉(zhuǎn)模的兼容性，降低了人工換模時(shí)的勞動(dòng)強(qiáng)度和耗費(fèi)時(shí)間。

（3）采用了輸送與纏繞成型分離式結(jié)構(gòu)。其中，輸送模塊為自動(dòng)輸送結(jié)構(gòu)，依次采用了錐孔式進(jìn)料、漸進(jìn)式組合糾偏、旋轉(zhuǎn)式切割和氣缸輔助夾持等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了在一個(gè)位置上同時(shí)能完成糾偏校正、輸送料、切割等多種功能。

圖13 蒸發(fā)器管纏繞運(yùn)動(dòng)平臺(tái)實(shí)物

[1]張雪梅，孫彬，姚書強(qiáng). 蒸發(fā)器流程布置對(duì)臥式直冷柜的耗電量及冷凍能力影響的研究與分析[C]. 2018年中國(guó)家用電器技術(shù)大會(huì)論文集，2018.

[2]樊志強(qiáng)，朱偉濤，王彬，等. 直冷式冰箱蒸發(fā)器一體化的研究[J]. 家電科技，2016（6）：52-55.

[3]夏永祥. 一種勻冷冰箱冷凝管同步纏繞貼附鋁箔膠帶機(jī)械[P]. 中國(guó)：CN205132782U，2016-04-06.

[4]段宗軍，蔣軍. 一種帶換模的蒸發(fā)管纏繞旋轉(zhuǎn)臺(tái)[P]. 中國(guó)：CN205110611U，2016-03-30.

[5]詹弋. 一種制冷內(nèi)膽外蒸發(fā)器制冷管自動(dòng)盤管裝置[P]. 中國(guó)：CN207709607U，2018-08-10.

[6]張晉良. 一種新型的自動(dòng)繞管機(jī)[P]. 中國(guó)：CN201979013U，2011-09-21.

[7]夏永祥，游玉成，華寧. 一種冷柜鋁管纏繞機(jī)械[P]. 中國(guó)：CN108620507A，2018-10-09

[8]李濤，楊明珠. 機(jī)床電氣故障的診斷與維修[J]. 機(jī)械，2008（1）：75-77.

[9]數(shù)控自動(dòng)沖槽機(jī)研制成功[J]. 四川機(jī)械，1980（2）：53.

[10]王寶瑛. 節(jié)能冰箱降噪分析[J]. 機(jī)械，2007（S1）：127-129.

[11]雷鳴，吳志超，馬正松，等. 冰箱內(nèi)膽模具底座的參數(shù)化建模設(shè)計(jì)[J]. 機(jī)械，2013，40（1）：32-34，55.

[12]劉元?jiǎng)? 淺談機(jī)電一體化技術(shù)在冰柜（箱）生產(chǎn)中的應(yīng)用[J]. 中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2015（7）：55-56.

Design of Precision Spiral Winding Equipment of Multi-Axis Linkage Evaporator Tubes

SUN Suhai1，CHENG Xiwei1，LI Haifeng1，F(xiàn)ANG Jie1，CHENG Zhenbang2

( 1.Anhui Zhongjia Automation Technology Co., Ltd., Chuzhou 239000, China; 2.School of Mechanical Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China )

The evaporator is the main heat exchange device of the refrigeration system, which is generally a coiled tube evaporator, usually made of aluminum tubes or copper tubes wound along the inner liner. Aiming at the D-type evaporator tube, an intelligent winding device based on the electromechanical integration technology, the servo drive technology, the multi axis collaborative control technology and the mechanical design theory is designed in this paper. The equipment has the functions of automatic feeding, automatic spiral winding, frictionless composite conveying, etc. The design of automatic feeding scheme includes the design of deviation rectifying component structure, pulling component structure, shearing structure and pressing D-type structure, and the design of winding motion includes the design of winding platform and efficient mold transfer. In order to realize the real-time variable speed and frictionless composite transportation of copper evaporator tubes, the transportation speed control of copper evaporator tubes is studied. This equipment is beneficial to the popularization and application of D-type evaporator tubes.

refrigerator cooler；evaporator tube；spiral wound；multi-axis linkage

TB657.5

A

10.3969/j.issn.1006-0316.2023.01.009

1006-0316 (2023) 01-0052-07

2022-05-05

孫素海（1972－），男，安徽滁州人，工程師，主要研究方向?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)，E-mail：13855012222@163.com。