張賢，趙明光

(淮海工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，江蘇連云港222005)

軸類零件是機(jī)械產(chǎn)品的重要組成部分，其加工質(zhì)量直接影響到機(jī)械設(shè)備的傳動(dòng)穩(wěn)定性和使用壽命。在軸類零件的前期加工和后續(xù)熱處理過(guò)程中，不可避免地會(huì)出現(xiàn)彎曲變形，如果不及時(shí)進(jìn)行校直處理會(huì)直接影響工件的后序加工或使用，甚至可能會(huì)出現(xiàn)相當(dāng)數(shù)量的廢品。軸類零件校直機(jī)正是為克服這種不良影響而設(shè)計(jì)制造的。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械加工水平的不斷提高，對(duì)零件加工用料、工藝銜接及零部件質(zhì)量要求越來(lái)越高，校直機(jī)尤其成為軸類工件熱處理后不可缺少的關(guān)鍵設(shè)備。作者所設(shè)計(jì)的軸類零件校直機(jī)利用反向彎曲并逐漸減小壓彎撓度方法達(dá)到校直目的。該校直機(jī)集機(jī)械、液壓、檢測(cè)技術(shù)和PLC控制技術(shù)于一體，提高了產(chǎn)品的技術(shù)含量和加工精度。

1 校直機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作步驟

作者所設(shè)計(jì)的校直機(jī)是單懸臂式，主要由機(jī)架、工作臺(tái)、兩個(gè)V型支撐塊、壓力傳感器、校直液壓缸，以及用于調(diào)整V型塊間距的液壓缸組成，其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中，兩個(gè)V型支撐塊之間通過(guò)工作臺(tái)內(nèi)部的聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)同步對(duì)中;壓力傳感器安裝底座的高度可以根據(jù)校直零件的直徑進(jìn)行調(diào)整。該校直機(jī)的工作方式是由液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力，通過(guò)校直液壓缸帶動(dòng)壓頭下壓，對(duì)軸類零件的彎曲部位進(jìn)行校直;通過(guò)壓力傳感器監(jiān)測(cè)下壓程度，避免反向彎曲。

圖1 軸類零件校直機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

一次校直循環(huán)工作步驟如下:

(1)根據(jù)工件的長(zhǎng)度和彎曲的位置，通過(guò)液壓缸和同步機(jī)構(gòu)調(diào)整兩個(gè)V型支承塊的間距;

(2)將工件的原始彎曲部位支承在工作臺(tái)的兩個(gè)V型塊之間;使工件最彎部位處于壓頭下方;

(3)壓頭在校直液壓缸的帶動(dòng)下，對(duì)準(zhǔn)最彎部位進(jìn)行反向壓彎;

(4)當(dāng)壓彎量與工件彈復(fù)量相等時(shí)，由壓力傳感器發(fā)信號(hào)，液壓缸帶動(dòng)壓頭撤回，工件的彎曲部位變直;

(5)校直工序完成后將工件取出。

2 校直機(jī)液壓系統(tǒng)及其工作原理

2.1 液壓系統(tǒng)的組成

所設(shè)計(jì)的校直機(jī)液壓系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 液壓系統(tǒng)原理圖

從節(jié)省成本考慮，采用定量葉片泵供油。系統(tǒng)的主要回路有調(diào)速回路、保壓回路、減壓回路和卸荷回路。卸荷閥10 在泵啟動(dòng)和更換工件時(shí)起到卸荷作用，以減少能量損失，提高泵的使用壽命，在泵正常工作時(shí)也可以起到安全保護(hù)作用。

2.2 液壓系統(tǒng)的工作原理

液壓系統(tǒng)啟動(dòng)后，按下工作按鈕，卸荷閥10的電磁鐵YA5得電，液壓泵11處于工作狀態(tài)。如需要調(diào)整V型支撐塊間距，則按下“縮小”或“加大”按鈕，分別使三位四通電磁換向閥3的電磁鐵YA4或YA3得電，液壓缸5 推動(dòng)或拉動(dòng)左側(cè)V型支撐塊移動(dòng)，左右兩個(gè)V型支撐塊通過(guò)底部的同步移動(dòng)機(jī)構(gòu)聯(lián)系，可以使兩個(gè)V型支撐塊間距以對(duì)中的方式縮小或加大。間距滿足要求后，按下停止按鈕，使電磁鐵YA4或YA3斷電，換向閥3 回到中位，O型中位使V型塊定位，為校直工作做好準(zhǔn)備。

按下校直按鈕，換向閥9的電磁鐵YA2的得電，校直液壓缸6 帶動(dòng)壓頭下壓，下壓的速度由單向調(diào)速閥8 調(diào)節(jié)。校直到位后壓力傳感器發(fā)信號(hào)，使YA2斷電，換向閥9 回到中位，校直回路依靠液控單向閥7 實(shí)現(xiàn)保壓，保壓時(shí)間由定時(shí)器設(shè)定。保壓時(shí)間到，換向閥9的電磁鐵YA1得電，校直缸退回，到位后觸發(fā)接近開(kāi)關(guān)，使電磁鐵YA1斷電，完成一次校直。控制系統(tǒng)在壓力傳感器接收的壓力達(dá)到一定程度時(shí)會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)停機(jī)，避免系統(tǒng)故障造成損失。在調(diào)整校直位置或更換工件時(shí)，使電磁鐵YA5斷電，泵11處于卸荷狀態(tài)，以減少能量損失。

3 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

跟據(jù)上述校直機(jī)的工作步驟和液壓系統(tǒng)的工作原理，因需要壓力傳感器發(fā)送校直到位或故障信號(hào)，因此選用以PLC為核心的控制系統(tǒng)，同時(shí)也便于保證設(shè)備運(yùn)行的安全可靠。依據(jù)控制系統(tǒng)對(duì)輸入/輸出點(diǎn)數(shù)的要求，并考慮20%～30%的備用量，以便于系統(tǒng)的擴(kuò)展，此次設(shè)計(jì)選用三菱FX2N-48MR型PLC，外加FX2N-2AD 模擬量輸入模塊，通過(guò)壓力變送器接收壓力傳感器送來(lái)的連續(xù)電信號(hào)。上位機(jī)用來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)控程序的執(zhí)行狀態(tài)。控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

圖3 控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖

所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)既能夠?qū)崿F(xiàn)校直工作的自動(dòng)化控制，高效節(jié)能，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，又能實(shí)現(xiàn)單步動(dòng)作的控制，以便于校直機(jī)的手動(dòng)控制和調(diào)試調(diào)整。控制程序流程圖如圖4所示。最后根據(jù)流程圖繪制出梯形圖，這里不再贅述。

圖4 控制系統(tǒng)流程圖

4 結(jié)束語(yǔ)

由PLC控制的軸類零件校直機(jī)突破了傳統(tǒng)的軸校直工藝，提高了設(shè)備的自動(dòng)化程度。采用壓力傳感器進(jìn)行校直到位的判斷，解決了原始手工校直中存在的精確度不高及容易出事故的問(wèn)題，提高了零件校直的速度，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，從而提高了企業(yè)的效益。

【1】許福玲，陳堯明.液壓與氣壓傳動(dòng)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

【2】吳中俊.可編程序控制器原理及應(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

【3】賈文廣，王亞敏，賀瑞燕.YDG200型鐓管機(jī)液壓系統(tǒng)及PLC控制[J].流體傳動(dòng)與控制，2011(2):44－45.