陳峰，趙杰

(杭州朝陽(yáng)橡膠有限公司，浙江 杭州 310018)

杭州朝陽(yáng)公司的鋼絲圈制造機(jī)已經(jīng)使用了5年多，很多設(shè)計(jì)理念已經(jīng)被淘汰，各個(gè)零部件也已經(jīng)出現(xiàn)老化，導(dǎo)致鋼絲的排列一直不太穩(wěn)定，不能達(dá)到公司規(guī)定的生產(chǎn)工藝要求。關(guān)系到排列不穩(wěn)定主要有機(jī)械和電氣兩方面。

在機(jī)械方面，存在以下問(wèn)題：

（1）雙工位的生產(chǎn)效率有些低，現(xiàn)在最先進(jìn)的鋼絲圈成型機(jī)已有6工位的。

（2）機(jī)頭排絲，跳絲不穩(wěn)定，這個(gè)影響的因素比較多，主要是經(jīng)過(guò)這些年的使用，已發(fā)現(xiàn)某些動(dòng)作設(shè)計(jì)不夠合理，需要優(yōu)化，如夾絲裝置送絲時(shí)，排絲電機(jī)回到零位，這時(shí)送絲時(shí)鋼絲頭容易撞到纏繞盤上的夾絲裝置，導(dǎo)致架不住鋼絲，生產(chǎn)就無(wú)法運(yùn)行，影響生產(chǎn)效率。另外沒(méi)有低張力存儲(chǔ)裝置，導(dǎo)致鋼絲預(yù)彎曲不夠完整，預(yù)彎曲過(guò)大過(guò)小都影響了成型鋼絲圈的橢圓度。

（3）溫控系統(tǒng)的不穩(wěn)定，原生產(chǎn)廠配給的溫控系統(tǒng)很多零部件都已經(jīng)老化。

（4）被動(dòng)導(dǎo)開(kāi)的缺陷：采用的被動(dòng)導(dǎo)開(kāi)增加了很多的鋼絲之間的磨損，鋼絲表面的鍍銅會(huì)被刮掉一些，因?yàn)殂~和膠的黏合比較好，而鋼絲直接和膠的黏合不好，所以也影響到了鋼絲經(jīng)過(guò)壓出機(jī)后的覆膠效果。

（5）機(jī)頭牽引張力達(dá)不到要求，鋼絲排列之前需要一個(gè)合適的張力，不能高也不能低。

（6）缺少防護(hù)裝置，存在安全隱患。

綜上所述，通過(guò)結(jié)合可靠性理論，在原鋼絲圈制造機(jī)的基礎(chǔ)上做可靠性改進(jìn)，提高產(chǎn)量和質(zhì)量。

1 鋼絲圈制造機(jī)的排絲可靠性設(shè)計(jì)

1.1 鋼絲圈制造機(jī)的機(jī)械改進(jìn)

1.1.1 三工位主動(dòng)導(dǎo)開(kāi)的設(shè)計(jì)

鋼絲從工字輪上引出并繞在兩排導(dǎo)輪上，鋼絲的纏繞路線呈“8”字形。其中一個(gè)導(dǎo)絲輪安裝在擺臂上，擺臂的旋轉(zhuǎn)軸一端裝有角度位移傳感器檢測(cè)擺臂的位置，擺臂的位置信號(hào)反饋給PLC，通過(guò)PLC來(lái)控制導(dǎo)開(kāi)電機(jī)的速度。當(dāng)冷卻牽引開(kāi)始工作時(shí)，對(duì)鋼絲產(chǎn)生拉力，擺臂在鋼絲拉力的作用下旋轉(zhuǎn)，PLC控制電機(jī)開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，根據(jù)擺臂位置的反饋信號(hào)控制導(dǎo)開(kāi)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。當(dāng)冷卻牽引停止時(shí)，鋼絲張力減小，擺臂在汽缸作用力下打開(kāi)，這時(shí)導(dǎo)開(kāi)電機(jī)停止并開(kāi)始制動(dòng)，防止鋼絲工字輪旋轉(zhuǎn)慣性使鋼絲松散。

1.1.2 低張力存儲(chǔ)裝置

每個(gè)工位對(duì)應(yīng)有一套低張力存儲(chǔ)裝置，通過(guò)獨(dú)立的牽引裝置將鋼絲引入小存儲(chǔ)架，小存儲(chǔ)架上也分別裝有定滑輪組和動(dòng)滑輪組，動(dòng)滑輪組上裝有氣缸，通過(guò)調(diào)節(jié)氣缸壓力來(lái)調(diào)節(jié)鋼絲的張力。動(dòng)滑輪的支桿裝有凸輪，通過(guò)接近開(kāi)關(guān)檢測(cè)凸輪信號(hào)，反饋給PLC控制張力牽引電機(jī)的轉(zhuǎn)速。在牽引位置還裝有預(yù)彎曲塔輪，根據(jù)不同的鋼絲圈規(guī)格選擇不同直徑的鋼絲預(yù)彎曲輪，大規(guī)格的鋼絲圈對(duì)應(yīng)大直徑的預(yù)彎曲輪，小規(guī)格的鋼絲圈對(duì)應(yīng)小直徑的預(yù)彎曲輪。通過(guò)低張力存儲(chǔ)裝置后降低了鋼絲輸送時(shí)的張力，同時(shí)完成鋼絲預(yù)彎曲功能，使鋼絲纏繞成圈后不容易散開(kāi)。如圖1所示。

圖1 低張力存儲(chǔ)裝置

1.1.3 溫控的改進(jìn)

壓出機(jī)的溫控選用比較穩(wěn)定的韋吉溫控。該溫控裝置是為了滿足Φ65壓出機(jī)生產(chǎn)過(guò)程中的工藝要求而專門設(shè)計(jì)以分別對(duì)壓出機(jī)的機(jī)身、機(jī)頭、螺桿進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)的控制系統(tǒng)。該裝置采用單元加熱的閉路循環(huán)方式，循環(huán)介質(zhì)為軟化水(0.3 MPa），冷卻水為自來(lái)水(0.3 MPa），機(jī)械電氣一體安裝，結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，采用OMRON公司生產(chǎn)的適用智能溫度控制器，準(zhǔn)確靈敏、直觀性強(qiáng)。

本裝置由冷卻器、加熱器、熱水泵及管道組成。工作時(shí)開(kāi)啟球閥，首先將軟化水充滿整個(gè)系統(tǒng)，隨著開(kāi)啟加熱器將軟化水加熱，通過(guò)加熱器，循環(huán)泵，冷卻器送至壓出機(jī)所需的部位，以此形成閉路循環(huán)系統(tǒng)。在壓出機(jī)熱回水管道中有一個(gè)溫度傳感器，隨時(shí)檢測(cè)生產(chǎn)過(guò)程中溫度變化情況，發(fā)出信號(hào)指令加熱器，電磁閥工作。即當(dāng)溫度超過(guò)（或低于）設(shè)定溫度時(shí)，溫度傳感器發(fā)出信號(hào)指令加熱器、電磁閥交替工作，進(jìn)行冷熱交換，達(dá)到工藝要求。加熱罐外部有一個(gè)自動(dòng)排氣閥和壓力開(kāi)關(guān)，當(dāng)系統(tǒng)中產(chǎn)生氣體超過(guò)工作壓力時(shí)，自動(dòng)排氣，防止罐內(nèi)壓力過(guò)大。設(shè)有防干燒保護(hù)器，當(dāng)加熱罐外部溫度超過(guò)100℃而內(nèi)部溫度并不升高，熱保護(hù)器斷電，防止加熱器干燒及損壞，以保證系統(tǒng)正常工作，此時(shí)必須及時(shí)排除故障。系統(tǒng)圖2所示。

1.1.4 鋼絲圈橢圓度變化的解決方案

輪胎鋼絲圈橢圓度就是沿鋼絲圈內(nèi)部某一方向測(cè)得的內(nèi)直徑與沿另一與之成90°方向測(cè)得的內(nèi)直徑差值。因此，鋼絲圈橢圓度發(fā)生變化就是鋼絲圈內(nèi)直徑發(fā)生變化。杭州中策朝陽(yáng)橡膠有限公司工藝技術(shù)人員注意到，采用江陰或者天津生產(chǎn)的設(shè)備制造22.5"鋼絲圈時(shí)，由于輪胎的層級(jí)相對(duì)較少，若鋼絲圈不及時(shí)使用，很容易出現(xiàn)橢圓度增大、拉伸等問(wèn)題。通過(guò)進(jìn)一步的研究，存儲(chǔ)鋼絲圈的掛車在設(shè)計(jì)之初，其機(jī)械結(jié)構(gòu)是依據(jù)常用輪胎規(guī)格所需的鋼絲圈進(jìn)行設(shè)計(jì)的，這就造成了在生產(chǎn)其他規(guī)格鋼絲圈時(shí)，這種掛成無(wú)法很好匹配，導(dǎo)致了“隱形大圈掛小車”的現(xiàn)象，從而引起了鋼絲圈橢圓度的變化。此外，研究還發(fā)現(xiàn)當(dāng)鋼絲圈接頭位置在排列時(shí)通過(guò)結(jié)合內(nèi)徑斜面的特點(diǎn)，調(diào)整適當(dāng)步距，可使接頭位置搭接時(shí)的內(nèi)周長(zhǎng)最小，這樣鋼絲圈直徑不容易發(fā)生變化，比較穩(wěn)定。綜上情況，公司的工藝技術(shù)人員實(shí)行了下列措施，以保證鋼絲圈橢圓度的穩(wěn)定：①規(guī)定了鋼絲圈在掛車上的存儲(chǔ)時(shí)間最長(zhǎng)為8 h；②每隔固定鋼絲根數(shù)（如50根），對(duì)鋼絲圈橢圓度進(jìn)行一次測(cè)量，以保證最終制造的鋼絲圈橢圓度在0～4 mm以內(nèi)；③某些規(guī)格的鋼絲圈層數(shù)偏少、且容易變形，要求存儲(chǔ)鋼絲圈時(shí)，鋼絲圈接頭位置在懸掛時(shí)必須垂直地面，這樣會(huì)略微增加接頭位置的內(nèi)徑，從而減小垂直方向的內(nèi)徑小，保證鋼絲圈整個(gè)橢圓度的溫度。措施實(shí)施后，取得了良好的效果，鋼絲圈橢圓度不穩(wěn)定的問(wèn)題得到了改善，進(jìn)而提高了輪胎質(zhì)量。

圖2 溫控系統(tǒng)圖

1.1.5 機(jī)頭的改進(jìn)

結(jié)合車間現(xiàn)場(chǎng)的使用情況，機(jī)頭的改進(jìn)如圖3所示。

圖3 改進(jìn)后的機(jī)頭側(cè)面圖

首先當(dāng)然是增加了一個(gè)工位，提高產(chǎn)量。

（1）增大導(dǎo)絲輪。原設(shè)備的導(dǎo)絲輪很小，稍微有點(diǎn)磨損就會(huì)碰不到盤塊，起不到導(dǎo)絲的效果。增大了導(dǎo)絲輪的直徑，滾動(dòng)過(guò)程中能更加穩(wěn)固的引導(dǎo)鋼絲跳動(dòng)。見(jiàn)圖4。

（2）夾絲裝置的改進(jìn)。原設(shè)備鋼絲圈制造機(jī)的夾絲裝置由于定位夾絲的位置過(guò)短，壓力過(guò)大，經(jīng)常造成鋼絲頭彎曲變形，導(dǎo)致后續(xù)的排列無(wú)法緊湊排列，出現(xiàn)鋼絲排列亂的現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)改進(jìn)設(shè)計(jì)，加大夾絲夾的長(zhǎng)度，使用機(jī)械導(dǎo)桿試的夾絲，減輕對(duì)鋼絲頭的壓力，送絲的地方加裝檢測(cè)光電，纏繞盤啟動(dòng)中拉動(dòng)鋼絲，檢測(cè)到送絲塊就說(shuō)明夾絲到位，反之夾絲不到位停止運(yùn)行，避免造成空轉(zhuǎn)導(dǎo)致設(shè)備損壞，鋼絲散亂，如圖5所示。

圖4 改進(jìn)后的導(dǎo)絲輪

圖5 改進(jìn)后的夾絲裝置

（3）結(jié)合多年的使用原鋼絲圈制造機(jī)的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)新的鋼絲圈制造機(jī)的機(jī)頭的程序的優(yōu)化改進(jìn)。比如回零方式的改進(jìn)，原設(shè)備的各伺服電機(jī)的回零方式都使用Switch-Marker模式，每次斷電或者按過(guò)急停按鈕之后都需要重新檢測(cè)、調(diào)整零位，對(duì)鋼絲排列還是會(huì)造成偏差?，F(xiàn)改為Immediate模式，每次各伺服電機(jī)都能回到事先設(shè)定好的零位，保證每個(gè)制品都是按最好的設(shè)計(jì)生產(chǎn)。

結(jié)論：改進(jìn)后的鋼絲圈制造機(jī)在制作常規(guī)規(guī)格時(shí)排絲效果良好，橢圓度控制在2～3 mm。

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