趙　雷，張　華

(重慶機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，重慶402760)

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氣門錐面磨床全自動(dòng)氣動(dòng)送料系統(tǒng)設(shè)計(jì)

趙雷，張華

(重慶機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，重慶402760)

摘要：設(shè)計(jì)了一種氣門錐面磨床送料系統(tǒng)，采用機(jī)械手自動(dòng)送料，使氣門錐面磨削加工過程中定位準(zhǔn)確，提高了加工質(zhì)量。同時(shí)降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，大大提高了生產(chǎn)效率，而且解決了工人在手持氣門輸送過程中容易受傷的難題，提高了生產(chǎn)過程的安全性。

關(guān)鍵詞:氣門錐面磨自動(dòng)送料氣動(dòng)系統(tǒng)

0引言

氣門是發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程中密封燃燒室和控制發(fā)動(dòng)機(jī)氣體交換的密封件，是保障發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性的重要部件。氣門上的錐面是與氣門座圈的配合面，是氣門最主要的配合面，其工作狀態(tài)直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率。而氣門錐面的加工質(zhì)量是保證氣門工作狀態(tài)良好的最基礎(chǔ)因素。

氣門加工屬于大批量生產(chǎn)，加工質(zhì)量很大程度上取決于機(jī)床的精度與剛性，而機(jī)床較高的生產(chǎn)效率則是滿足大批量生產(chǎn)的前提，氣門錐面磨削工序中，定位與夾緊通常采用安裝在主軸上的三點(diǎn)支撐或雙錐頂夾工裝，或采用彈簧夾頭手動(dòng)夾緊，裝夾過程手動(dòng)操作，自動(dòng)化程度較低，導(dǎo)致氣門加工過程中定心不準(zhǔn)，質(zhì)量不穩(wěn)定；而且通常情況下氣門的裝卸料操作大都由人工手動(dòng)完成，操作人員動(dòng)作頻率高，勞動(dòng)強(qiáng)度大。由于氣門的生產(chǎn)規(guī)模屬于大批量生產(chǎn)，機(jī)床自動(dòng)化程度相對(duì)較高，生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)間短，裝卸料操作更加頻繁，且隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人力資源成本越來越高，人們對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)的需求也就隨之逐步提高，由人工進(jìn)行裝卸料作業(yè)的狀況已無法適應(yīng)生產(chǎn)要求。

本文設(shè)計(jì)的氣門錐面磨床全自動(dòng)氣動(dòng)送料系統(tǒng)是與重慶永豐精銳氣門有限公司校企合作的項(xiàng)目，可實(shí)現(xiàn)機(jī)械手自動(dòng)上料、下料，運(yùn)行穩(wěn)定，效率高。

1.分料氣缸；2.接料氣缸；3.機(jī)械手小臂；4.底座；5.氣門；6.推料氣缸；7.砂輪；8.伸縮臂；9.伸縮氣缸；10.機(jī)械手大臂；11.擺臂氣缸；12.料倉。圖1　氣動(dòng)送料系統(tǒng)三維實(shí)體造型圖

1氣動(dòng)送料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖1為全自動(dòng)氣動(dòng)送料系統(tǒng)的三維實(shí)體造型圖，機(jī)械結(jié)構(gòu)主要有機(jī)身、料倉、機(jī)械手小臂、機(jī)械手大臂、推料裝置等五個(gè)部分[1-2]，共使用了5個(gè)氣動(dòng)執(zhí)行元件，接料氣缸2伸縮可控制機(jī)械手小臂轉(zhuǎn)動(dòng)，將分料氣缸1從料倉分離出來的單個(gè)氣門卡住，向下旋轉(zhuǎn)60°，擺臂氣缸11伸縮可控制機(jī)械手大臂轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)械手大臂帶動(dòng)伸縮氣缸9轉(zhuǎn)動(dòng)到氣門上方，并且伸縮氣缸9縮回，將伸縮臂8推出，伸縮臂下方的彈簧夾頭夾住氣門，將氣門送至磨床加工口，推料氣缸6將其推入，進(jìn)行錐面磨削加工。

2氣動(dòng)送料系統(tǒng)工作過程

圖2　氣門錐面磨床全自動(dòng)送料工作循環(huán)圖

5個(gè)氣缸的初始狀態(tài)如圖1所示，分別為：分料氣缸縮回、接料氣缸縮回、擺臂氣缸縮回、伸縮氣缸伸出、推料氣缸縮回。完成一個(gè)循環(huán)的氣門錐面磨削自動(dòng)送料的工作過程如圖2所示。為了使整個(gè)加工過程具有節(jié)奏性，動(dòng)作銜接流暢，在分料氣缸伸出的同時(shí)啟動(dòng)5 s的延時(shí)繼電器[3]，縮回的同時(shí)同樣也啟動(dòng)5 s的延時(shí)繼電器，在伸縮氣缸第二次縮回，即準(zhǔn)備將氣門送至磨床加工口時(shí)，將接料氣缸縮回至初始狀態(tài)[4-6]。

3送料系統(tǒng)氣動(dòng)回路設(shè)計(jì)

氣門錐面磨床全自動(dòng)送料系統(tǒng)氣動(dòng)回路圖如圖3所示[7]。共使用5個(gè)氣缸，4個(gè)二位五通單電控電磁閥。伸縮氣缸垂直放置，突然斷電或者緊急制動(dòng)時(shí)，由于重力作用氣缸活塞會(huì)下滑，所以選用了三位五通雙電控?fù)Q向閥，中位機(jī)能為“O”型，各油口全部關(guān)閉，氣缸鎖緊。

圖3　氣門錐面磨床全自動(dòng)送料系統(tǒng)氣動(dòng)回路圖

回路中共使用了7個(gè)傳感器[8]，完成每個(gè)動(dòng)作的電磁鐵通斷電情況及信號(hào)來源如表1所示。按下啟動(dòng)按鈕，傳感器2B1檢測(cè)接料氣缸是否到位，若接料氣缸到位，則分料氣缸動(dòng)作，分出單個(gè)氣門，由接料氣缸送至動(dòng)作5，接料氣缸伸出到位，傳感器2B2發(fā)出信號(hào)，擺臂氣缸伸出，帶動(dòng)機(jī)械手大臂旋轉(zhuǎn)，伸縮氣缸伸縮，將氣門夾住，擺臂氣缸再縮回，機(jī)械手臂旋轉(zhuǎn)回去，這時(shí)需要擺臂氣缸上的內(nèi)極限傳感器3B1和錐面磨床加工完上一個(gè)氣門的傳感器同時(shí)發(fā)出信號(hào)，伸縮氣缸才縮回，將氣門送至加工口，同時(shí)接料氣缸也縮回。傳感器4B1、3B1同時(shí)發(fā)出信號(hào)，推料氣缸伸出，將氣門推入磨床加工口，進(jìn)行加工。

表1　電磁鐵動(dòng)作順序表

4結(jié)論

本文設(shè)計(jì)的氣門錐面磨床送料系統(tǒng)，采用機(jī)械手自動(dòng)送料，無需再由人工輸送氣門，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率，而且解決了工人在手持氣門輸送過程中容易受傷的難題，提高了生產(chǎn)過程的安全性。產(chǎn)品經(jīng)實(shí)際使用后，企業(yè)反映效果良好，運(yùn)行穩(wěn)定、高效，大大降低了成本。

參考文獻(xiàn)

[1]聞邦椿. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本：氣壓傳動(dòng)與控制:第5版[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2015.

[2]詹友剛.Pro/ENGINEER野火版5.0機(jī)械設(shè)計(jì)教程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2015.

[3]許翏.電氣控制與PLC應(yīng)用:第4版[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2015.

[4]左健民.液壓與氣壓傳動(dòng):第4版[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014.

[5]SMC(中國(guó))有限公司.現(xiàn)代實(shí)用氣動(dòng)技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014.

[6]廖友軍，余金偉.液壓傳動(dòng)與氣動(dòng)技術(shù)[M].北京：北京郵電大學(xué)出版社，2013.

[7]德國(guó)FESTO公司.FluidSIM Pneumatics仿真設(shè)計(jì)軟件.

[8]許磊.傳感器技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：高等教育出版社，2014.

中圖分類號(hào)：TH138.7

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1002-6886(2016)03-0066-03

作者簡(jiǎn)介：趙雷(1978- )，女，遼寧鞍山人，碩士，就職于重慶機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院自動(dòng)化系，講師，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化。

收稿日期：2015-11-05

Design of an pneumatic automatic feeding system for valve cone grinders

ZHAO Lei, ZHANG Hua

Abstract:We designed a feeding system for valve cone grinders. It improved the processing quality by adopting a robotic arm for automatic feeding, which can realize accurate location in the valve cone grinding process. Meanwhile, it reduced the labor intensity of workers, greatly improved the production efficiency, and solved the problem that the workers were easy to get hurt when carrying out the valve, so that ensured the safety of the production process.

Keywords:valve; cone grinding; automatic feeding; pneumatic system