戴平， 程雙靈， 何平， 季王衛(wèi)

（安徽好運(yùn)機(jī)械有限公司，合肥 230601）

0 引言

叉車起重系統(tǒng)主要由內(nèi)、外門架體與貨叉架組成，內(nèi)、外門架之間需要側(cè)面導(dǎo)向，一般在內(nèi)、外門架槽鋼上安裝側(cè)滾輪來進(jìn)行導(dǎo)向，側(cè)滾輪是通過螺栓安裝在外門架槽鋼的上端和內(nèi)門架槽鋼下端的螺紋孔上。不同噸位叉車的起重系統(tǒng)不同，需要選用不同的槽鋼類型，而槽鋼上螺紋孔距端面的距離亦有很多種。

目前，槽鋼上螺紋孔加工時(shí)采用端面定位，該端面定位機(jī)構(gòu)傳統(tǒng)上多采用導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)，每種孔距尺寸對(duì)應(yīng)一組導(dǎo)柱導(dǎo)套，因而柔性化程度低，故障率高。而工件的輸送與夾緊亦采用手工方式，效率低。因此探索一種高效、快捷的柔性化夾具有重要意義。

1 槽鋼加工工藝分析

門架槽鋼的結(jié)構(gòu)有很多種，長度為1500～4000 mm不等，材料為25 MnV。加工時(shí)，以端面定位，在其上平面鉆攻2-M12螺孔，該螺孔距端面尺寸不同，如圖1所示。門架左右槽鋼上的螺孔亦左右對(duì)稱。加工過程中，工件采用自動(dòng)輸送、定位和夾緊。

圖1 門架槽鋼

2 柔性化夾具的設(shè)計(jì)

2.1 柔性化定位機(jī)構(gòu)

柔性化定位機(jī)構(gòu)，是實(shí)現(xiàn)多種槽鋼多種位置上加工螺紋孔的核心裝置，如圖2所示，其中端面定位板5屬于升降機(jī)構(gòu)的部件。伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括伺服電機(jī)、螺母、絲杠及設(shè)置在絲杠兩端的軸承座。液壓系統(tǒng)主要由泵站、電磁閥和油缸等組成。升降機(jī)構(gòu)采用四連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)原理，由滑塊和導(dǎo)軌、搖臂、液壓油缸及端面定位板組成。端面定位板通過伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)前后精確移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工件端面的多種位置準(zhǔn)確定位。加工完畢后，在升降機(jī)構(gòu)中的液壓油缸作用下，搖臂擺動(dòng)，帶動(dòng)端面定位板向上平移，從而保證工件的順利通過，輸送到下道工序。

圖2 柔性化定位機(jī)構(gòu)

由于端面定位板的位置由伺服電機(jī)控制，改變了傳統(tǒng)的導(dǎo)柱導(dǎo)套式機(jī)械定位。柔性化程度高，可靠性高。

2.2 輸送與夾緊機(jī)構(gòu)

由于工件重量和尺寸都比較大，同時(shí)為了提高生產(chǎn)流線化程度，因而工件全部采用自動(dòng)輸送方式，如圖3所示。一組托輥2支撐工件5，托輥2安裝在固定架1上，相互之間用鏈條連接，并利用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，托輥轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，便可實(shí)現(xiàn)工件的輸送。利用氣缸3和中間支架4，將待加工的一對(duì)左右工件夾緊。加工完成后，托輥轉(zhuǎn)動(dòng)，將工件運(yùn)送離開。驅(qū)動(dòng)托輥的電機(jī)轉(zhuǎn)速利用PLC控制，裝卸工件時(shí)無須人工搬運(yùn)。

圖3 輸送與夾緊機(jī)構(gòu)

3 整體結(jié)構(gòu)及工作過程

如圖4所示，本柔性化夾具主要由定位機(jī)構(gòu)1與輸送與夾緊機(jī)構(gòu)2組成。

根據(jù)需要鉆孔的槽鋼類型，通過伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)可轉(zhuǎn)化為螺母的直線運(yùn)動(dòng)，螺母與移動(dòng)機(jī)構(gòu)相連，當(dāng)螺母運(yùn)動(dòng)時(shí)，移動(dòng)機(jī)構(gòu)跟隨螺母通過滑塊在滑軌上移動(dòng)。到達(dá)不同類項(xiàng)槽鋼需限位的位置時(shí)，伺服電機(jī)停止，移動(dòng)機(jī)構(gòu)也停止移動(dòng)，此時(shí)通過電磁閥控制液壓油缸伸出，端面定位板由于液壓油缸的伸出，通過搖臂向下擺動(dòng)，向下擺動(dòng)到位后，槽鋼利用托輥向柔性定位機(jī)構(gòu)移動(dòng)，槽鋼端面直到與端面定位板接觸后停止移動(dòng)。槽鋼與端面定位板接觸的瞬間對(duì)端面限位板形成沖擊，端面限位板需要穩(wěn)定的支撐，液壓油缸輸出穩(wěn)定，可作為端面定位板支撐，故選擇液壓油缸比較合適。側(cè)支架對(duì)槽鋼側(cè)面進(jìn)行夾緊定位，完成鉆孔加工后，氣缸復(fù)位并松開槽鋼，液壓油缸通過電磁閥控制縮回，端面定位板由于液壓油缸的縮回，通過搖臂向上擺動(dòng)，向上擺動(dòng)到位后，端面限位板與托輥上平面之間形成一個(gè)槽鋼可通過的空間，槽鋼利用托輥通過柔性定位機(jī)構(gòu)，完成加工。如此循環(huán)，選擇相應(yīng)的伺服驅(qū)動(dòng)程序，使柔性定位機(jī)構(gòu)到達(dá)所需位置即可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同種類槽鋼的端面定位，繼而完成加工。

圖4 整體結(jié)構(gòu)

4 結(jié)語

根據(jù)不同工件的加工要求，編制不同的驅(qū)動(dòng)程序，可實(shí)現(xiàn)多種工件的自動(dòng)輸送、精確定位和快速夾緊，極大地提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)者的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也提高了生產(chǎn)的流線化、自動(dòng)化程度。

本柔性化夾具將機(jī)電控制技術(shù)與四連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)原理有機(jī)結(jié)合起來，結(jié)構(gòu)更加緊湊，可實(shí)現(xiàn)工件的柔性化定位與定位板的多方向移動(dòng)。對(duì)其他有類似需求的設(shè)計(jì)有重要的借鑒意義。

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