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        一種彈簧加工緩沖裝置

        2015-07-31 15:37:03郭雪冰胡躍洋霍凱翔
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2015年2期

        郭雪冰 胡躍洋 霍凱翔

        摘 要:隨著機械技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)代機械對彈簧有了更高的要求,多股螺旋彈簧應運而生。目前,國內(nèi)多股螺旋彈簧仍然處于研究階段,面臨的主要困難是難以加工制造。多股螺旋彈簧擰索機工作原理與市面現(xiàn)有繞簧機相沖突,無法直接連用。本文主要介紹了多股螺旋彈簧繞簧裝置緩沖機構(gòu)的運用背景、原理選型以及對于其發(fā)展的展望。最后指出,多股螺旋彈簧在國內(nèi)運用不成熟,打破國外技術(shù)壟斷,是機械創(chuàng)新的目的,對于國家機械的發(fā)展有著巨大的推進作用。

        關鍵詞:多股彈簧;繞簧裝置;緩沖機構(gòu)

        中圖分類號:TG506 文獻標識碼:A

        1彈簧加工

        1.1加工原理。彈簧的加工主要有以下兩種方式:

        (1)冷成型:直接將鋼絲繞制成型??稍诔叵录庸ぃ也恍枰獜碗s的加工設備。但是鋼絲不宜過粗;繞制成型的彈簧內(nèi)應力大,需消除才能使用。

        (2)加熱成型:將鋼絲加熱軟化后,經(jīng)行繞制彎曲工作。缺點是效率低下,工作困難、復雜。

        1.2加工分類。根據(jù)彈簧的制作原理,卷制設備一般采用冷成型,分有芯軸與無芯軸卷制彈簧機。

        (1)無芯軸卷簧。工作內(nèi)容包括:自動卷繞、切斷、記數(shù)。以循環(huán)完成彈簧成型工作,因此工作強度小、效率高。適用于不同彈簧的規(guī)格和類型,能卷制圓柱螺旋壓縮彈簧圓錐形等多種彈簧。

        (2)有芯軸卷簧。工作原理為鋼絲緊固在安裝于芯軸的卡盤上隨其做復合運動。用芯軸卷制彈簧,工作量大、效率低、質(zhì)量低。多用于中、小批量和非標件的生產(chǎn)。

        1.3加工現(xiàn)狀?,F(xiàn)有的多股彈簧加工工作需要人工操作,精確度低,穩(wěn)定性差,不能使其按照指定規(guī)格批量生產(chǎn),難以測得規(guī)律的數(shù)據(jù),用以更進一步的研究。如能改變其生產(chǎn)方式,使其在自動化,批量化生產(chǎn)方面有所提高,將會改善現(xiàn)有狀態(tài)。

        2設計原理

        2.1緩沖機構(gòu)原理。現(xiàn)有自動繞簧機不可直接應用于多股螺旋彈簧的繞制。多股螺旋彈簧的擰索機構(gòu)是連續(xù)工作,連續(xù)出絲的,每制成一段彈簧,須停止進絲以完成剪切。所以,為了使現(xiàn)有的繞簧裝置可以應用于多股彈簧擰索機,需增加緩沖裝置,根據(jù)要求控制進絲速度。

        方案設計:以電動機加絲桿滑臺作為主體。配合控制器及光電開關進行控制,利用編程進行控制,可實現(xiàn)精確的控制,適用于多種類型彈簧的加工制造中,并且可以保障加工精度以及工作安全,保證加工效率。

        2.2機構(gòu)運動原理。以電動機正、反轉(zhuǎn)帶動絲桿滑臺上下移動,固定在滑臺上的滑輪機構(gòu)引導鋼絲進行適當?shù)倪\動,便可以完成緩沖要求。當繞簧機暫停進絲,進行切斷時,緩沖機構(gòu)壓鋼絲向下運動,保證擰索機可以繼續(xù)出絲;當繞簧機再次繞簧時,緩沖機構(gòu)以相配合的速度向上運動,保證進、出絲的順利。

        3結(jié)構(gòu)設計

        電動主動式緩沖機構(gòu)由電動機、滾珠絲桿滑臺、步進電機控制器、驅(qū)動器以及滑輪組(連桿、滑輪、滑輪機架、軸承、滑輪軸以及連接零件組成)。

        3.1電動機。電動機是緩沖裝置的主要元件。電動機的正、反轉(zhuǎn)帶動滾珠絲桿滑臺的滑臺上下移動,完成相應的緩沖動作。電動機安裝在滾珠絲桿滑臺的頂端,通過接受控制器的所控制的電信號進行相應的行為。對于不同的加工要求,電動機應當具備相應的能力完成加工任務,所以,如何選取適當?shù)碾妱訖C就是非常重要的。合適的電動機可以減輕結(jié)構(gòu)重量、精確完成任務并且提高工作效率。

        3.2滾珠絲桿滑臺。滾珠絲桿是緩沖機構(gòu)重要部分。它是將電動機的回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動的機構(gòu)。通過絲桿滑臺,將問題簡化為如何控制電動機轉(zhuǎn)速和運行時間的問題。滾珠絲桿滑臺安裝在卷簧機構(gòu)的機架上安裝方便,牢固,不會產(chǎn)生噪聲及振動。滾珠絲杠具有很小的摩擦阻力,滾珠絲杠被廣泛應用于各種工業(yè)設備和精密儀器。承受高負載也可實現(xiàn)高精度的運動。這樣使得工作精度以及工作穩(wěn)定度得到有力保障。

        3.3滑輪組?;喗M是直接接觸鋼絲的機構(gòu),由滑輪、滑輪軸、滑輪支架、軸承及連接零件組成。它的作用是在不阻礙鋼絲順暢前進的基礎上,給鋼絲施加壓力限制鋼絲的運動,使鋼絲在保持擰索質(zhì)量的條件下向目標方向延伸,以達到緩沖效果。

        4自動控制設計

        4.1控制過程

        (1)控制主執(zhí)行機構(gòu)??刂浦鲌?zhí)行機構(gòu)電機的啟停:(a)通過軟件編程來實現(xiàn),當啟動自動控制模式時,控制器控制主執(zhí)行機構(gòu)電機與電源接通開始進行緩沖動作;(b)通過接入光電傳感器模塊,當光電開關產(chǎn)生信號傳給控制器接產(chǎn)生反饋信號,迫使主執(zhí)行機構(gòu)電機反轉(zhuǎn),繼續(xù)下一步動作。

        (2)控制輔助行進機構(gòu)。通過控制兩個行程開關,實現(xiàn)對機構(gòu)的安全保護:利用行程開關,當滑臺接行程開關時,行程開關產(chǎn)生信號,控制器收到行程開關產(chǎn)生反饋信號,迫使主執(zhí)行機構(gòu)停止工作。

        4.2電路工作原理。該緩沖裝置,利用光電開關,通過向固定方向的上下兩路發(fā)射光脈沖,并接收相應的返回信號,對主執(zhí)行機構(gòu)的狀態(tài)進行判斷;通過以單片機為核心的控制器實現(xiàn)對光信號發(fā)射和接收的選通控制,并在處理返回脈沖信號的基礎上加以判斷;通過驅(qū)動器驅(qū)動步進電機的正反轉(zhuǎn)狀態(tài),從而實現(xiàn)緩沖功能。與此同時,由系統(tǒng)所設計的行程開關對電路進行保護。

        5對于多股螺旋彈簧發(fā)展的展望

        多股螺旋彈簧的加工性能高低,直接影響著所生產(chǎn)彈簧的質(zhì)量高低。多股螺旋彈簧必將在人們生活工作乃至軍工中扮演重要的角色,對它的研發(fā)意義重大。希望國內(nèi)多股螺旋彈簧加工設備能得到以下發(fā)展:(1)突破創(chuàng)新,改善工藝的設計,讓多股螺旋彈簧加工設備更好的性能,更高的效率,更強的耐用性進一步縮小與發(fā)達國家先進技術(shù)的差距。(2)學習國外先進技術(shù),密切關注國際多股螺旋彈簧發(fā)展狀況,吸收先進技術(shù),改善自身設備,打破先進國家技術(shù)壟斷,爭取走上自主創(chuàng)新的道路。

        參考文獻

        [1]王時龍,周杰,李小勇,等. 多股螺旋彈簧應用及研究現(xiàn)狀[J].汽車工程學報, 2012, 1(05): 499-504.

        [2]楊建鎖,王時龍, 周杰,等.多股螺旋彈簧加工機床數(shù)控系統(tǒng)的研究[J].組合機床與自動化加工技術(shù), 2007 (06): 46-48.

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