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        輻射器腔體倒角機(jī)的設(shè)計(jì)與制造

        2013-11-07 07:45:24陶本雄趙增博王創(chuàng)科
        河南科技 2013年12期
        關(guān)鍵詞:設(shè)計(jì)

        陶本雄 趙增博 王創(chuàng)科

        (陜西黃河集團(tuán)有限公司,陜西 西安 710043)

        1 引言

        陜西黃河集團(tuán)有限公司(以下簡(jiǎn)稱該公司)某新品天線輻射器零加其加工難度大、精度要求高、數(shù)量大(每套18000 多件),特別在輻射器四周倒角(0.8 ×30°)時(shí),因現(xiàn)有設(shè)備無(wú)法滿足生產(chǎn)的需要,只能采用手工或銑床加工,所以加工速度慢,且倒角不規(guī)則,很難按時(shí)保質(zhì)保量完成生產(chǎn)任務(wù)。隨著該公司該產(chǎn)品批量的增加,數(shù)十萬(wàn)的零件倒角加工任務(wù),這使車間大部分鉗工、銑工都投入到輻射器腔體倒角加工生產(chǎn)當(dāng)中。因生產(chǎn)效率低下,仍不能滿足輻射器腔體倒角生產(chǎn)加工任務(wù)。市場(chǎng)還沒有配套的設(shè)備,為解決這一緊迫矛盾,我們決定自行研制輻射器腔體倒角機(jī)。

        2 技術(shù)原理

        本裝置采用了機(jī)械設(shè)計(jì)原理、材料力學(xué)原理、氣缸傳動(dòng)原理、切削加工原理等原理。

        工作機(jī)理:輻射器倒角機(jī)以氣缸作為動(dòng)力,用特制的芯塊模具來(lái)實(shí)現(xiàn)輻射器零件定位及固定,將芯塊固定在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上;門型框架裝上特殊刨刀,用氣缸推動(dòng)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)在圓柱直線導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng),通過(guò)門型框架得以實(shí)現(xiàn)兩側(cè)倒角。

        動(dòng)力方面采用氣缸控制推動(dòng)平臺(tái)在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng),氣路采用三通手動(dòng)氣閥控制氣缸活塞水平運(yùn)動(dòng),氣動(dòng)控制方面采用手動(dòng)模式和自動(dòng)模式并存,并配合停機(jī)復(fù)位。

        3 方案設(shè)計(jì)及技術(shù)保證

        本設(shè)備的設(shè)計(jì)難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)是刀具支架設(shè)計(jì)、刀具裝夾設(shè)計(jì)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和定位芯塊設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)方案經(jīng)過(guò)計(jì)算、選型、校核和論證最終選定了本次優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案。

        3.1 設(shè)計(jì)參數(shù)

        1)動(dòng)力控制: 氣動(dòng)控制

        2)最大行程: 300(單位:mm)

        3)倒角切削量: (0.8 ±0.1)×30°(單位:mm)

        4)一次加工零件數(shù): 5 -10 個(gè)

        5)一次完成切削面: 2 個(gè)

        6)一次循環(huán)時(shí)間: 3 -6 秒

        3.2 刀具支架設(shè)計(jì)

        刀具支架第一方案采用懸臂支撐結(jié)構(gòu),其優(yōu)點(diǎn)為外形輕巧、節(jié)省材料,且對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)限制較少,但不穩(wěn)定易產(chǎn)生扭矩和彈性變形,影響刀具支架的穩(wěn)定性。

        第二方案是門型框架結(jié)構(gòu),其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、抗沖擊力強(qiáng),在運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的沖擊下產(chǎn)生的彈性變形很小,能滿足要求。所以,我們否定第一方案,采用了門型框架結(jié)構(gòu)。

        3.3 刀具裝夾設(shè)計(jì)

        刀具裝夾固定機(jī)構(gòu),要求氣缸推動(dòng)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)水平前行時(shí)在水平方向上固定不動(dòng),起到切削倒角作用。而在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)水平后行時(shí),不起切削作用能旋轉(zhuǎn)抬起,零件后行時(shí)不被劃傷。刀具裝夾機(jī)構(gòu)用轉(zhuǎn)軸聯(lián)接、單方向移動(dòng),螺裝頂絲緊固。前進(jìn)方向上不能轉(zhuǎn)動(dòng),只能在平臺(tái)后行時(shí)向后旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),故采用活動(dòng)刀夾。

        3.4 運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

        運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)由動(dòng)力裝置、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、圓柱直線導(dǎo)軌構(gòu)成。

        對(duì)于運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力裝置如采用液壓傳動(dòng),其優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)噪音小,運(yùn)行平穩(wěn),但行程短,成本大。如采用氣壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu),可利用車間及廠內(nèi)現(xiàn)有氣體資源完成傳送過(guò)程,可大大節(jié)省生產(chǎn)成本。故此否定液壓傳動(dòng),采用氣壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。通過(guò)所需的推力計(jì)算選取相應(yīng)的氣缸直徑為70mm 和行程300mm。

        運(yùn)動(dòng)平臺(tái)安裝在圓柱直線導(dǎo)軌上,能很好保證其直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向精度,從而保證零件加工精度。通過(guò)計(jì)算選取了圓柱直線導(dǎo)軌直徑為20mm,長(zhǎng)度為700mm,數(shù)量為2 根/套。

        3.5 定位芯塊設(shè)計(jì)、制作

        按照輻射器內(nèi)腔體尺寸及間隙配合方式,設(shè)計(jì)內(nèi)腔固定芯塊,保證與輻射器配合精度尺寸要求。采用45 號(hào)鋼經(jīng)精銑和淬火后再磨制而成。將芯塊螺裝固定在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)小車上,10 個(gè)芯塊為一組,將輻射器零件安裝到芯塊上,間距小于2mm,這樣一次可加工10 個(gè)零件倒角,每個(gè)零件一次倒兩個(gè)面。另外兩個(gè)面倒角用另一組模具芯塊(外形相同,方向成90°,材質(zhì)和加工方法相同),5 個(gè)為一組,來(lái)實(shí)現(xiàn)倒角加工。

        倒角機(jī)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)完成后,經(jīng)車間零件的加工、裝配成型,最后調(diào)試。經(jīng)檢驗(yàn)和該公司專家評(píng)審組一致通過(guò)評(píng)審驗(yàn)收,完全達(dá)到設(shè)計(jì)參數(shù),投入了使用。在使用倒角機(jī)對(duì)零件加工過(guò)程中,要及時(shí)將切屑用氣槍吹掉,避免劃傷零件。同時(shí)在芯塊上裝配零件時(shí)涂抹適量專用潤(rùn)滑液,保證零件內(nèi)腔在裝卸過(guò)程中不被劃傷。以下為倒角機(jī)的設(shè)計(jì)圖、實(shí)物圖等。

        倒角機(jī)局部剖視圖

        輻射器腔體倒角機(jī)

        4 技術(shù)特征及性能

        本項(xiàng)目為多組合、綜合型設(shè)計(jì),通過(guò)機(jī)械、氣路等多方面的設(shè)計(jì)協(xié)調(diào),完成整個(gè)設(shè)備的工作總成,具有較高復(fù)雜性和集成性。

        4.1 創(chuàng)造性與先進(jìn)性

        倒角機(jī)采用了氣缸作為動(dòng)力,氣路采用三通手動(dòng)氣閥控制,準(zhǔn)確靈活,調(diào)整方便,加工效率高,實(shí)現(xiàn)了機(jī)、氣一體化,實(shí)現(xiàn)了輻射器腔體自動(dòng)倒角,在國(guó)內(nèi)具有較強(qiáng)的創(chuàng)造性。

        4.2 經(jīng)濟(jì)實(shí)用性與應(yīng)用前景

        本套設(shè)備徹底解決了輻射器腔體倒角難題,實(shí)現(xiàn)了倒角半自動(dòng)化。大大降低了生產(chǎn)成本,提高了生產(chǎn)效率,降低了操作工勞動(dòng)強(qiáng)度。同時(shí),確保軍品生產(chǎn)任務(wù)按時(shí)保質(zhì)保量完成。以下為經(jīng)濟(jì)效益分析。

        1)設(shè)計(jì)制造該設(shè)備總費(fèi)用4000 元/部,2 部就能滿足生產(chǎn)需要,生產(chǎn)成本共計(jì)8000 元。

        2)以下是加工輻射器分別采用手工和倒角機(jī)加工對(duì)比:

        手工加工倒角: 每小時(shí): 10 個(gè)零件 一致性差

        倒角機(jī)加工: 每小時(shí): 100 個(gè)零件 一致性好

        生產(chǎn)效率提高:900%

        節(jié)省工時(shí):(按02 批六套計(jì)算)(6 ×18000/10)- (6 ×18000/100)=9720 小時(shí)

        經(jīng)濟(jì)效益:9720 小時(shí)×18 元/小時(shí)=174960 元

        直接經(jīng)濟(jì)效益:174960 元-8000 元=16.7 萬(wàn)元

        本設(shè)備相對(duì)同類產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)較低,加以優(yōu)化改進(jìn)后可以自動(dòng)倒角、去毛刺;具備一定的競(jìng)爭(zhēng)力,以自身特點(diǎn)和價(jià)格優(yōu)勢(shì)可向市場(chǎng)大量推廣。

        5 結(jié)論

        輻射器腔體自動(dòng)倒角機(jī)是該公司六車間為按時(shí)保質(zhì)保量完成某新品自行研制的。本倒角機(jī)的研制成功充分顯示了車間科技人員的技術(shù)能力和創(chuàng)造性,為以后各類產(chǎn)品和設(shè)備的研發(fā)提供了寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和思路。此倒角機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)做一調(diào)整,再加以優(yōu)化改進(jìn)可以廣泛應(yīng)用于大批量,小角度的零件自動(dòng)倒角。

        [1]《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》. 機(jī)械工業(yè)出版社. 聞邦椿. 主編.2010 年版

        [2]氣缸控制原理》. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版. 社裴潤(rùn),宋申民.主編.2006 年版

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