朱小琴

摘 要：隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，高（中）頻加熱工藝逐漸替代傳統(tǒng)的煤、油、氣加熱，工件熱透的問(wèn)題得到了妥善解決。但是與其配套的送料裝置，如果還是由工人手工送料加熱，工作效率仍是很低，且工作危險(xiǎn)性大。故設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)此自動(dòng)送料裝置，以改善工作條件，提高生產(chǎn)效率。該裝置設(shè)計(jì)和制作得到了學(xué)校和廠里專(zhuān)家的大力支持，真正解決了加熱不一致的問(wèn)題，擴(kuò)大了裝置送料范圍；制作成本不高，裝置外形小巧，由一臺(tái)小型空壓機(jī)就實(shí)現(xiàn)了工件加熱加工的自動(dòng)化批量生產(chǎn)，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大在降低，實(shí)際生產(chǎn)效率較以前提高了近兩倍，且安裝和維護(hù)十分方便，可以進(jìn)行批量生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：裝置 送料構(gòu) 氣動(dòng) 電氣

中圖分類(lèi)號(hào)：THl37；TG751 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）10（b）-0081-02

紅沖工藝是從近代精鍛和熱擠壓基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種先進(jìn)的專(zhuān)業(yè)工藝，是通過(guò)改變加工方法來(lái)提高零部件的力學(xué)性能的有效方法之一，所以與其鍛造工藝一樣，有著強(qiáng)大的生命力和良好的發(fā)展前景。紅沖時(shí)將金屬材料加熱到一定溫度，放入預(yù)熱的模具內(nèi)，經(jīng)壓力機(jī)床一次性往復(fù)運(yùn)動(dòng)使金屬材料發(fā)生塑性變形，獲得所需尺寸形狀和良好力學(xué)性能的壓制件。

隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，高（中）頻加熱工藝逐漸替代傳統(tǒng)的煤、油、氣加熱，工件的熱透問(wèn)題是解決了，但由于加熱圈自身結(jié)構(gòu)的限制（如圖1），其工作時(shí)溫度非常高，如果工人手動(dòng)將冷棒料放入和取出加熱圈危險(xiǎn)性非常高，且費(fèi)時(shí)費(fèi)力，為了適應(yīng)生產(chǎn)需要、降低工件勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生效率，本裝置設(shè)計(jì)如下。

1 任務(wù)分析

（1）加工范圍：棒料直徑：0～Φ80 mm、棒料長(zhǎng)度：0～120 mm。

（2）動(dòng)作要求：如圖2

（3）設(shè)計(jì)思路

綜合以上1和2可得：工件是冷進(jìn)熱出，且為棒料，每段尺寸一致；為提高生產(chǎn)效率，推力裝置有工進(jìn)、快退的功能。因此設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)大致如下（圖3）：

2 設(shè)計(jì)方案確定

2.1 推力裝置（送料機(jī)構(gòu)）

根據(jù)推力裝置需作頻繁的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)（工進(jìn)和快退）、推料時(shí)負(fù)載不大、工件與支承機(jī)構(gòu)為滑動(dòng)摩擦、后退空載、推料行程需要可調(diào)等因素，確定該推力裝置為雙作用活塞式氣缸。原因是氣動(dòng)控制方式與機(jī)械方式、電氣方式、電子方式、液壓方式相比有如下幾大優(yōu)點(diǎn)：

（1）工作介質(zhì)是空氣，空氣到處都有，用量不受限制，排氣處理簡(jiǎn)單，不污染環(huán)境；

（2）壓縮空氣為快速流動(dòng)的工作介質(zhì)，故可獲得較高的工作速度；

（3）純氣動(dòng)控制具有防火、防爆、耐潮的能力；

（4）氣動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕便、安裝維護(hù)簡(jiǎn)單；

另，由于空氣的可壓縮性，故其定位精度不高，輸出力矩較小，但這不影響本裝置的定位和傳動(dòng)。

綜上所述，選用氣缸作為推力裝置是較經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、可行的。

2.2 支撐機(jī)構(gòu)

（1）定位結(jié)構(gòu)：由于是棒料，根據(jù)其定位原理，用V型定位較為理想，但由于V型導(dǎo)軌加工較為復(fù)雜，且本裝置只需將棒料固定不滾動(dòng)即可，因此簡(jiǎn)化V型為兩根平行的軸線，即棒料卡在兩平行軸中滑動(dòng)。為了滿足棒料長(zhǎng)度變化要求，機(jī)構(gòu)最大長(zhǎng)度為850 mm>（120×7=840 mm）。

（2）支撐機(jī)構(gòu)的選材與冷卻：由于高（中）頻加熱原理是主要利用渦流效應(yīng)產(chǎn)生熱量，另外與磁滯效應(yīng)、趨膚效應(yīng)、邊緣效應(yīng)等共同作用，使金屬物體的溫度急速升高，實(shí)現(xiàn)快速加熱的目的。

由于工件在兩平行管上被推入加熱圈內(nèi)，工件在加熱的同時(shí)，兩平行軸也將被加熱升溫，這將大大降低其使用壽命。因此，定位一側(cè)用兩根高耐熱的陶瓷管，加熱圈就固定在這兩根陶瓷管上。另一根軸采用不銹鋼空心設(shè)計(jì)，一是由于不銹鋼材料對(duì)渦流效應(yīng)不敏感，二是工件加熱時(shí)，管內(nèi)可通水進(jìn)行冷卻。

2.3 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)

由于棒料直徑在Φ20～Φ80mm范圍內(nèi)變動(dòng)，故棒料放在兩支承管上的中心高度也將隨之變化。為了能保證氣缸推力能保持在棒料中心，氣缸底座必須有上下可調(diào)余量（>30 mm）。故，選用制造相對(duì)簡(jiǎn)單，已標(biāo)準(zhǔn)化的齒輪齒條機(jī)構(gòu)和導(dǎo)柱導(dǎo)套運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向調(diào)整。為了調(diào)整方便可選用m=1，z=17，齒條長(zhǎng)度為50 mm的嚙合機(jī)構(gòu)。

同時(shí)，兩支承管的中心距也需要隨之而變化。為了滿足棒料直徑變化后的定位要求，兩軸平行間距可調(diào)為0～50 mm，這一功能由絲桿螺母機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。其中陶瓷管安裝底板固定，不銹鋼管安裝底板與螺母固定，轉(zhuǎn)動(dòng)絲桿即可實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)。

3 基本參數(shù)的確定

（1）氣缸負(fù)載力計(jì)算。

由推料時(shí)工件與支承架是滑動(dòng)摩擦可得：

F=μW

式中：μ為摩擦系數(shù)，一般取0.2～0.3

W為工件重力

W=3.14×42×12×7×7.8=33kg

F=0.3×33×9.8=97N

（2）氣缸內(nèi)徑的計(jì)算。

D=（4F/πηp）-2

=（4×97/3.14×0.7×0.6）-2

=17.14mm

式中：取η=0.7

經(jīng)圓整取D=25 mm

一般取d/D=0.2～0.3

所以：d=（0.2～0.3）×25

=5～7.5mm

經(jīng)圓整取d=10mm

（3）氣缸的其他參數(shù)。

由于棒料長(zhǎng)度不一，氣缸的行程也應(yīng)隨之改變，故選用接近式感測(cè)限位，兩端帶有可調(diào)緩沖；因生產(chǎn)場(chǎng)地粉塵較少，可不加防護(hù)照；安裝方式采用支架安裝，支架固定在氣缸底板上。

（4）氣缸型號(hào)確定。

根據(jù)實(shí)際工作條件及以上參數(shù)選擇5/2直接控制式氣缸，考慮氣缸操作的頻繁性，選擇費(fèi)斯托氣缸其型號(hào)為：

DSNU-25-200-PPV-A

（5）氣動(dòng)控制回路。

本裝置的工進(jìn)由氣缸正常工作保證，其快退功能的實(shí)現(xiàn)，則需在后退排氣回路中加入快速排氣閥，兩者共同組成氣動(dòng)控制回路，見(jiàn)圖4。

（6）空壓機(jī)的選擇。

由于小型空壓機(jī)的輸出壓力有0.8 Mpa>0.6 Mpa，故氣缸的氣源任選一臺(tái)空壓機(jī)均可。

4 電氣控制

（1）電氣控制：各元件動(dòng)作見(jiàn)下表1。

（2）電氣控制圖見(jiàn)圖5。

（3）其他零件部件及裝配程序不再一一贅述。

5 結(jié)語(yǔ)

該裝置設(shè)計(jì)和制作得到了學(xué)校和廠里專(zhuān)家的大力支持，真正解決了加熱不一致的問(wèn)題，擴(kuò)大了裝置送料范圍；制作成本不高，裝置外形小巧，由一臺(tái)小型空壓機(jī)就實(shí)現(xiàn)了工件加熱加工的自動(dòng)化批量生產(chǎn)，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大在降低，實(shí)際生產(chǎn)效率較以前提高了近兩倍，且安裝和維護(hù)十分方便，可以進(jìn)行批量生產(chǎn)。

由于經(jīng)驗(yàn)和專(zhuān)業(yè)能力方面的不足，本裝置還有很多需要改進(jìn)的方面，望各位專(zhuān)家、老師在審核時(shí)給予指正和意見(jiàn)。

參考文獻(xiàn)

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