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        軸承閉式單點(diǎn)壓力機(jī)自動(dòng)上下料機(jī)械手研制

        2012-04-29 03:16:27徐志正江海兵金漢清
        科教導(dǎo)刊 2012年27期
        關(guān)鍵詞:氣缸軸承設(shè)計(jì)

        徐志正 江海兵 金漢清

        摘要 文章針對(duì)墩鍛軸承毛坯用閉式單點(diǎn)壓力機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和毛坯外形特點(diǎn),進(jìn)行了上下料機(jī)械手工作原理研究和方案設(shè)計(jì),該上下料機(jī)械手主要由機(jī)械、氣動(dòng)和電氣控制三個(gè)子系統(tǒng)組成;在考慮毛坯夾緊力、安裝空間和工作環(huán)境等因素的前提下,對(duì)夾緊氣缸、送料氣缸和推料氣缸等進(jìn)行了參數(shù)設(shè)計(jì)和選型。

        關(guān)鍵詞 軸承 墩鍛 上下料機(jī)械手 氣缸 設(shè)計(jì)

        中圖分類(lèi)號(hào):TG315文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

        1 軸承毛坯墩鍛用閉式單點(diǎn)壓力機(jī)

        閉式單點(diǎn)壓力機(jī)可完成沖裁、成形、彎曲、淺拉伸、校正等冷沖壓工序,也可以進(jìn)行鍛壓件熱切邊工序,是壓制各種大、中型薄板成形工件不可少的設(shè)備之一。其廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、農(nóng)業(yè)機(jī)械、電機(jī)、家用電器、輕工、儀器儀表、航空、兵器等工業(yè)制造部門(mén)。閉式單點(diǎn)壓力機(jī)在軸承內(nèi)外圈沖壓成型中廣泛應(yīng)用,目前基本由人工進(jìn)行上下料,生產(chǎn)效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作條件差、危險(xiǎn)性高。針對(duì)閉式單點(diǎn)壓力機(jī)按照軸承內(nèi)外圈加工工藝要求,特設(shè)計(jì)自動(dòng)上下料機(jī)械手,該機(jī)械手具有體積小,重量輕,操作靈活,工作可靠,可代替人工在高溫和危險(xiǎn)的作業(yè)區(qū)進(jìn)行作業(yè),減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,提高生產(chǎn)效率等優(yōu)點(diǎn)。

        2 方案設(shè)計(jì)

        用于軸承內(nèi)外圈沖壓閉式單點(diǎn)壓力機(jī)的自動(dòng)上下料機(jī)械手,其由以下三大子系統(tǒng)組成:機(jī)械系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)和氣動(dòng)系統(tǒng)。

        2.1 結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)

        自動(dòng)上下料機(jī)械手機(jī)械系統(tǒng)如圖1和圖2所示:主要由V型傳送帶、料斗、夾持機(jī)械手、送料氣缸、夾緊氣缸、推料氣缸、導(dǎo)軌、滑板、底板、毛坯托板等組成。其工作原理為:軸承毛坯從加熱爐輸出到V型傳送帶上,V型傳送帶通過(guò)帶輪旋轉(zhuǎn)將毛坯輸送到料斗,在錐形料斗中,毛坯恰好成直立狀態(tài),夾持機(jī)械手在夾緊氣缸作用下,將毛坯夾住,然后由送料氣缸推動(dòng)滑板和夾持機(jī)械手將毛坯送到單電壓力機(jī)的鍛座上,夾持機(jī)械手松開(kāi),毛坯直立于鍛座上,夾持機(jī)械手退回,壓力機(jī)滑塊下行,將毛坯墩鍛成圓餅狀,壓力機(jī)滑塊上行,并由推料氣缸伸出將沖好的毛坯推出鍛座,完成一個(gè)墩鍛循環(huán)。

        2.2 機(jī)械手控制時(shí)序

        自動(dòng)上下料機(jī)械手主要用于抓去圓柱形毛坯,主要完成物料夾緊、送料、推料等工作,其工作時(shí)序如圖3所示。

        2.3 氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        自動(dòng)上下料機(jī)械手氣動(dòng)系統(tǒng)如圖4所示,圖中球閥是總進(jìn)氣通道總控制閥;空氣組合元件由過(guò)濾器、減壓閥和油霧器組成,過(guò)濾器主要負(fù)責(zé)過(guò)濾壓縮空氣中的雜質(zhì),減壓閥主要負(fù)責(zé)控制系統(tǒng)壓力,油霧器負(fù)責(zé)后端元件的給油潤(rùn)滑。流量控制閥主要是控制3個(gè)氣缸的進(jìn)氣和排氣流量,3個(gè)電磁換向閥作用是控制氣缸的運(yùn)動(dòng)方向,手動(dòng)閥作用是控制系統(tǒng)是否進(jìn)氣。

        3 設(shè)計(jì)計(jì)算

        已知機(jī)械手所夾毛坯為2.6KG,重力約為約為26N,機(jī)械手與毛坯摩擦因數(shù)為 0.5,則夾持力與重力相等,則有:

        氣缸輸出力為:

        式中為氣缸活塞最大速度,為氣缸活塞理論基準(zhǔn)速度,查得氣缸的理論基準(zhǔn)速度 = 400mm/s,根據(jù)參考文獻(xiàn)查得 = 0.975,式(7)得 = 390mm/s,選用MB系列缸徑50mm的氣缸即能滿足緩沖能力的要求。

        ② 推料氣缸:已知?dú)飧仔谐蘈=200mm,氣缸動(dòng)作時(shí)間t=0.8s,即氣缸運(yùn)動(dòng)速度為250mm/s,取摩擦因素 = 0.5,由式(4)算得氣缸所承受的負(fù)載為 = 0.5?.6?.8=13N,計(jì)算得推料氣缸缸徑為8.14mm,取D=32mm,選用MB系列缸徑32mm的氣缸能滿足緩沖能力的要求。

        ③ 夾緊氣缸:氣缸行程L=30mm,氣缸動(dòng)作時(shí)間t=0.1s,氣缸活塞運(yùn)動(dòng)速度為300mm/s,由氣缸所需最小輸出力F3 = 94N確定氣缸的負(fù)載力為100N,計(jì)算出推料氣缸缸徑為22.6mm,取D=32mm,選用MB系列缸徑32mm的氣缸能滿足緩沖能力的要求。

        4 實(shí)驗(yàn)研究

        該機(jī)械手使用表明:?jiǎn)吸c(diǎn)閉式壓力機(jī)自動(dòng)上下料機(jī)械手具有體積小、重量輕和操作靈活方便;能抵抗毛坯材料的高溫,保證長(zhǎng)期在高溫工作條件下能夠保持較高的可靠性等優(yōu)點(diǎn);其大大提高了鍛壓的生產(chǎn)率,降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,降低成本,具有較高的使用價(jià)值和推廣價(jià)值。

        2011年浙江省大學(xué)生大學(xué)生科技成果推廣項(xiàng)目(2011R42 7009);衢州學(xué)院中青年學(xué)術(shù)骨干培養(yǎng)計(jì)劃(XNZQN201104)

        參考文獻(xiàn)

        [1] 劉文波,陳白寧,段智敏.工業(yè)機(jī)器人[M].沈陽(yáng):東北大學(xué)出版社,2007.12.

        [2] SMC(中國(guó))有限公司.現(xiàn)代實(shí)用氣動(dòng)技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008.8.

        [3] 王建明.自動(dòng)線與工業(yè)機(jī)械手技術(shù)[M].天津:天津大學(xué)出版社,2009.1.

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