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        汽車同步齒環(huán)外錐面磨削自動上下料裝置的研制

        2018-07-09 12:27:48孫春霞李斌
        汽車零部件 2018年6期
        關(guān)鍵詞:示意圖

        孫春霞,李斌

        (1.常州機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇常州 213164;2.常州光洋軸承股份有限公司,江蘇常州 213164)

        0 引言

        圖1為某汽車同步齒環(huán)的示意圖,大端面均布有3個齒A,是內(nèi)外錐面的薄壁套類零件,剛度差。擬在3MK2110臥式數(shù)控磨床上大批量磨削外錐面β2,需研制一套氣動上下料裝置,要求在4 s內(nèi)完成一個動作循環(huán)。

        圖1 某同步齒環(huán)示意圖

        1 總體方案設(shè)計

        自動上下料裝置需要完成抓料、送料、卸料3個動作,如圖2所示:擺動臂11在工位Ⅰ抓取由料道送過來的工件4,定軸旋轉(zhuǎn)搬運至工位Ⅲ,在工位Ⅲ完成零件加工后,返轉(zhuǎn)回到工位Ⅱ卸料,再繼續(xù)返轉(zhuǎn)至工位Ⅰ取料,完成一個自動上下料動作循環(huán)。

        圖2 自動上、下料裝置總體布局

        2 關(guān)鍵部件設(shè)計

        2.1 料道

        傾斜料道由擋板5、面板8、料道板3等組成,見圖2。根據(jù)同步齒環(huán)厚度H的大小,調(diào)整傾斜料道擋板5與面板8之間的距離,保證有1 mm左右的間隙。工件4在料道板3上,重力在其斜面上的分力大于摩擦力,使之在料道中一個靠一個源源不斷地滾向垂直料道,緊接著以自由落體的運動方式落到工位Ⅰ定位。與傾斜料道等寬的垂直料道長度T取D3+1 mm。

        2.2 工件定位座

        如圖3所示:由下?lián)醢?和定位桿5右側(cè)斜面組成的非對稱寬V形塊,支撐工件外圓錐面,限制4個自由度,垂直料道前后方向限制1個自由度,對工件不完全定位。V形塊槽底,即定位桿5上有磁鐵6鑲塊吸附工件,防止工件彈跳,但須有間隙Δ以防過定位。

        圖3 工件定位座示意圖

        擺動臂轉(zhuǎn)動把工件從定位桿5上拉出的同時,壓迫定位桿5繞定位銷1轉(zhuǎn)動,定位桿上的最高點A被壓到最低位置時,在不考慮間隙的情況下,這個位置必然落在工件下母線形成的下軌跡線B上,這個位置也是工件脫離V形槽的位置。工件一旦脫離V形槽,在拉簧4的作用下定位桿5快速復(fù)位,限位桿2準(zhǔn)確限位。

        工件在垂直料道自由落體一個工件直徑所需時間t,必須大于定位桿5旋轉(zhuǎn)到最低位置、再回復(fù)到工位Ⅰ初始位置時所需時間tτ,即t≥tτ。這也是確定轉(zhuǎn)動角速度的主要時間參數(shù),如此工件下落才不受干擾。

        (1)

        從工位Ⅰ到工位Ⅲ轉(zhuǎn)角為80°,擺動臂所需時間t1,其勻速轉(zhuǎn)動的角速度ω

        (2)

        工件從定位桿5上移開,擺動臂繞O轉(zhuǎn)過的角度為τ,所需時間為tτ,則

        (3)

        (4)

        要求在4 s內(nèi)完成一個動作循環(huán),時間分配見表1,因定位桿5拉簧復(fù)位速度快,忽略恢復(fù)時間。

        表1 循環(huán)時間分配

        計算定位桿5斜面高度h2。定位桿5被下壓到極限位置點B時, 點B既在以O(shè)為圓心、半徑為(280-D3/2)的下軌跡線上,又在以定位銷1為圓心(O2)、半徑為R的圓周上,故可通過以下計算知點B的坐標(biāo)和圓O2的半徑R。

        點A′是圓O1與圓O2的交點,則

        定位桿上的最高點A必須在點A′下方,選點A坐標(biāo)

        設(shè)定位桿5斜面與工件外錐面的切點為F,且h1=3~4 mm,故在RT△O1FM中

        得:λ=154.8°~158°。

        2.3 擺動臂

        擺動臂的取料、卸料動作是由氣缸1(元件7)控制的。圖4中,氣缸1(元件7)活塞桿頭部的螺紋旋入氣缸接頭4的螺紋孔中,運料指5與氣缸接頭4另一端的螺紋連接。當(dāng)控制系統(tǒng)發(fā)出指令,氣缸1(元件7)向前推動運料指5向前運動,插入工件6孔中,取料結(jié)束[圖4(a)];若氣缸1(元件7)向后回縮,則運料指5向后移動[圖4(b)],運料指5離開工件6,完成卸料動作。

        圖4 擺動臂結(jié)構(gòu)圖

        2.4 主動臂

        在圖5中,氣缸2(元件6)帶動主動臂4擺動,主動臂4再帶動回轉(zhuǎn)軸2旋轉(zhuǎn),從而帶動在回轉(zhuǎn)軸2另一端的擺動臂轉(zhuǎn)動。限位桿1(元件3)和限位桿2(元件5)可以限制主動臂4旋轉(zhuǎn)的范圍。氣缸支架軸1穿過氣缸2(元件6)上的耳板孔,氣缸2(元件6)可以繞氣缸支架軸1轉(zhuǎn)動,氣缸2(元件6)也可以繞銷軸7轉(zhuǎn)動。

        圖5 主動臂工作示意圖

        2.5 主動臂與擺動臂夾角θ

        由圖6所示,主動臂的極限位置OⅢ′、OⅠ′是根據(jù)擺動臂OⅢ、OⅠ的工作位置決定。按照零件加工的需要,其夾角β=80°。當(dāng)氣缸2活塞移動時,對主動臂產(chǎn)生力矩,假設(shè)該力對點O產(chǎn)生的力矩為MO(F氣缸2),則:

        MO(F氣缸2)=F氣缸2cosα×OB

        其中:90°-β+θ≤α≤90°+θ。

        MO(F氣缸2)從OⅢ′處逐漸增大,到OⅤ位置為最大,然后又逐漸減小。為了保證主動臂產(chǎn)生足夠的力矩,此裝置中θ=130°、OA∶OB=2.5~3。

        圖6 主動臂、擺動臂位置關(guān)系圖

        2.6 運料指

        圖7 運料指結(jié)構(gòu)示意圖

        4 結(jié)束語

        經(jīng)實踐使用,此裝置各項指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計要求,性能可靠。

        根據(jù)同步齒環(huán)的直徑、厚度等參數(shù),確定了裝卸一定工件范圍的尺寸系列,研制出相應(yīng)系列的上下料裝置,應(yīng)用于科研生產(chǎn)實踐,取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟和社會效益。

        參考文獻(xiàn):

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        [2]張利平.液壓氣動技術(shù)速查手冊[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2016.

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        [5]賈建軍.汽車同步環(huán)制造技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展[J].汽車工藝與材料,1997(12):1-4.

        [6]周保牛,張永燦.三齒盤定位分度工作臺的設(shè)計研究[J].制造技術(shù)與機床,2017(8):22-23,24.

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