馬新新，陳葉娣，馬 路，楊 潼，黃 暄

（江蘇常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇常州 213164）

1 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，人們對各種電動(dòng)器械的需求量越來越大（包括自動(dòng)化器械），而電線電纜是構(gòu)成各種電動(dòng)機(jī)械器件的一個(gè)重要的基本元件。電線反復(fù)彎曲試驗(yàn)機(jī)，主要用于模擬測試電線、電纜裝載于拖鏈內(nèi)的柔軟度及耐撓度等，測試電線的絕緣皮在一定次數(shù)下的龜裂程度以及線芯的斷裂情況，檢驗(yàn)電線電纜的質(zhì)量。這種機(jī)器起作用的部位是機(jī)器里面的軌道，現(xiàn)在市面上的此種機(jī)器大多采用的是臺灣的上銀導(dǎo)軌滑塊，這種軌道結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在低速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下噪音小、精度高，但在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，噪音很大，而且使用壽命大大縮短，一旦損壞，只能更換成套的零部件，且成本比較高；這樣極不利于資源的節(jié)約和環(huán)境的保護(hù)，且工作過程中產(chǎn)生巨大的噪音污染，給操作者帶來極度的不適。但電線電纜對于人們的日常生活和工業(yè)生產(chǎn)是必不可少的，各行各業(yè)都少不了電線電纜。項(xiàng)目組通過對機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化和選材的考究，增強(qiáng)軌道的性能。

2 電線反復(fù)彎曲試驗(yàn)機(jī)軌道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

電線電纜反復(fù)彎曲試驗(yàn)機(jī)靜音耐磨軌道的三維結(jié)構(gòu)示意圖如圖1、圖2、圖3、圖4所示。圖1所示是軌道的立體圖，軌道包括組合滑塊和兩根平行設(shè)置的SBR圓柱導(dǎo)軌，所述組合滑塊包括軌道輪、減重鋼板和固定軸，其中，改變傳統(tǒng)拖鏈試驗(yàn)機(jī)上銀軌道的矩形導(dǎo)軌，采用SBR圓柱導(dǎo)軌，將摩擦形式由滑動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，滾動(dòng)摩擦接觸面小，因此摩擦小，軌道輪采用進(jìn)口MC901藍(lán)色PA6耐磨塑性韌性尼龍材料、軸承以及固定軸制造而成，每3個(gè)軌道上輪在減重鋼板和固定軸的固定下形成一個(gè)滑塊，減重鋼板4個(gè)角處共4個(gè)組合滑塊，SBR圓柱導(dǎo)軌內(nèi)、外、上各4個(gè)軌道輪，SBR圓柱導(dǎo)軌的內(nèi)、外軌道輪通過螺釘A和固定軸B豎直緊固在減重鋼板上，內(nèi)、外軌道輪起主要的滑行作用；SBR圓柱導(dǎo)軌的上軌道輪通過固定軸A和螺釘B緊固在減重鋼板上，起到增加穩(wěn)定性和輔助滑行的作用，4個(gè)小的組合滑塊在減重鋼板的作用下形成一個(gè)整體的大滑塊，從而形成完整的軌道，實(shí)現(xiàn)軌道的作用。軌道采用極少的材料和簡易的組合方式，改變了原先拖鏈試驗(yàn)機(jī)軌道的結(jié)構(gòu)和用材，采用新的組合滑塊和軌道上輪，簡化結(jié)構(gòu)，使運(yùn)行更順滑；采用非金屬的尼龍上輪和金屬圓柱形導(dǎo)軌的組合，避免了金屬和金屬的硬碰硬，減少了摩擦，降低了噪音，延長了使用壽命，增強(qiáng)了軌道的整體性能。

圖1 軌道立體圖

圖2 軌道主視圖

圖3 軌道俯視圖

圖4 軌道左視圖

3 關(guān)鍵零部件的加工

試驗(yàn)機(jī)靜音耐磨軌道的關(guān)鍵零部件共有4個(gè)，分別為圓柱導(dǎo)軌、減重鋼板、新型尼龍軌道輪以及軌道輪固定軸。

（1）圓柱導(dǎo)軌的加工。導(dǎo)軌采用發(fā)的是SBR鋁托光軸滑軌圓柱直線導(dǎo)軌，這種導(dǎo)軌無需重復(fù)加工，具有完整的加工工藝，根據(jù)規(guī)格要求定制即可。這種導(dǎo)軌的特點(diǎn)是：①定位精度高，使用SBR圓導(dǎo)軌作為導(dǎo)向時(shí)，由于SBR圓導(dǎo)軌的摩擦方式為滾動(dòng)摩擦，不但摩擦小，定位精度也非常高；②減少磨損能長時(shí)間維持高精度，傳統(tǒng)的滑動(dòng)導(dǎo)軌，可避免的會因?yàn)橛湍つ媪髯饔迷斐善脚_運(yùn)動(dòng)不良，而SBR圓柱導(dǎo)軌不會出現(xiàn)這類情況，進(jìn)而能夠減少磨損，維持高精度；③適用高速運(yùn)動(dòng)且大幅降低設(shè)備所需驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，由于SBR圓導(dǎo)軌移動(dòng)時(shí)的摩擦力非常小,只需要較小動(dòng)力就可以驅(qū)動(dòng)；④組裝容易并具備互換性，組裝時(shí)只需要銑削或者研磨機(jī)床上導(dǎo)軌裝配面,并按步驟將導(dǎo)軌和滑塊分別組裝即可。

（2）減重鋼板的加工。先計(jì)算好需要進(jìn)行切割的地方，既保證剩余的鋼架在不破壞剛體結(jié)構(gòu)的情況下能夠起到固定軌道輪的作用，又能達(dá)到減重的目的，然后用激光進(jìn)行精密切割，以達(dá)到精度要求。

（3）新型軌道輪的加工。新型軌道輪采用進(jìn)口MC901藍(lán)色PA6耐磨塑性韌性尼龍棒進(jìn)行切削加工而成，為達(dá)到精度要求，保證輪子運(yùn)行流暢，減少摩擦，降低噪音，輪子的側(cè)面弧度必須嚴(yán)格按照圓柱導(dǎo)軌的弧度進(jìn)行車削，需要較好的車削技術(shù)；為保證軌道輪的質(zhì)量和使用壽命，因此在加工軌道輪中心孔時(shí)必須保持壁厚均勻，中心孔的大小由所需的軸承決定。為保證精度，這兩處都可用數(shù)字化加工中心進(jìn)行加工。

進(jìn)口MC901藍(lán)色PA6耐磨塑性韌性具有以下特點(diǎn)：械強(qiáng)度高、高耐磨、抗沖擊性能強(qiáng)，使用壽命長；耐各種化學(xué)試劑及弱酸、堿的腐蝕；機(jī)械性能穩(wěn)定，易切削加工；降低噪音，不傷對磨件、無油自潤滑、降低了使用時(shí)的噪音，減震動(dòng)；不導(dǎo)電，不產(chǎn)生摩擦火花，安全性強(qiáng)；質(zhì)量輕，方便安裝。

（4）軌道輪固定軸的加工。軌道輪固定軸會穿過軌道論中心孔兩端的兩個(gè)軸承，為了進(jìn)一步進(jìn)度軌道輪，防止其松動(dòng)，需在其兩端需要進(jìn)行鉆孔和攻絲，以便后期用螺釘進(jìn)行裝配。

4 產(chǎn)品的裝配

組合滑塊的軌道上輪是采用進(jìn)口MC901藍(lán)色PA6耐磨塑性韌性尼龍材料，根據(jù)圓柱形導(dǎo)軌的直徑的大小和所需軸承的直徑制造而成的組合式的滾動(dòng)輪，采用進(jìn)口MC901藍(lán)色PA6耐磨塑性韌性尼龍材料制成的外套圈，根據(jù)圓柱形導(dǎo)軌的直徑把外套圈的外圍車成和圓柱形導(dǎo)軌一樣的弧面、增加軌道穩(wěn)定性，使軌道上輪與圓形軌道更好的貼合；軌道上輪的中間是一個(gè)原形的孔徑，孔徑的大小是根據(jù)所需要放置在孔徑內(nèi)部的軸承的直徑制造而成的，孔徑的兩個(gè)口處各放置一個(gè)軸承，然后把固定軸裝進(jìn)軌道輪兩側(cè)的軸承中去，軸承組裝好的滾動(dòng)輪和鋼板以及固定軸都用墊圈隔開，便于滾動(dòng)輪更好的滾動(dòng)。軌道輪通過固定軸和螺釘緊固在減重鋼板上，從而形成一個(gè)整體的滑塊，兩根SBR圓柱導(dǎo)軌按照計(jì)算好的距離固定在鋼架上，然后把滑塊從內(nèi)、外輪形成的空隙推進(jìn)圓柱導(dǎo)軌中即完成組裝；然后用手來回滑動(dòng)滑塊，初步檢驗(yàn)產(chǎn)品是否合格，如果沒有異響，則初步檢驗(yàn)通過；進(jìn)而安裝同步輪和同步帶，接通伺服電機(jī)，運(yùn)行軌道，高、低速運(yùn)行10min，如果無異響和其它情況出現(xiàn)，則完成產(chǎn)品的整體裝配，如圖5所示。

圖5 靜音耐磨軌道模型

5 產(chǎn)品試驗(yàn)

把裝配好的軌道安裝在電線反復(fù)彎曲試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)，如圖6所示，經(jīng)實(shí)驗(yàn)，得出軌道具有以下優(yōu)點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)論如表1所示。

圖6 電線電纜反復(fù)彎曲試驗(yàn)機(jī)的應(yīng)用

表1 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

（1）軌道可以精準(zhǔn)模擬測試電線、電纜裝載于拖鏈內(nèi)的柔軟度及耐撓度等，測試電線的絕緣皮在一定次數(shù)下的龜裂程度以及線芯的斷裂情況，檢驗(yàn)電線電纜的質(zhì)量。

（2）軌道無論低速還是高速運(yùn)轉(zhuǎn)噪音都非常小，達(dá)到預(yù)期效果。

（3）軌道的壽命大大增強(qiáng)，同樣的試驗(yàn)次數(shù)下，磨損程度非常小。

（4）軌道易于拆卸，便于清洗。

6 小結(jié)

電線電纜反復(fù)彎曲試驗(yàn)機(jī)靜音耐磨軌道是一項(xiàng)綜合力學(xué)和材料學(xué)的自主研發(fā)創(chuàng)新的產(chǎn)品，通過UG軟件進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，能夠直觀地發(fā)現(xiàn)并改進(jìn)產(chǎn)品的問題，再通過試驗(yàn)對產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化。該軌道已經(jīng)投入市場，成功應(yīng)用于企業(yè)測試電線電纜，其精度高，噪音小，使用壽命長且價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，得到了客戶的一致好評，經(jīng)長時(shí)間使用，該軌道正常運(yùn)行，且依舊能達(dá)到檢驗(yàn)電線電纜是否合格的目的，為企業(yè)大批量生產(chǎn)各式電線電纜提供強(qiáng)有力的保障。現(xiàn)如今，自動(dòng)化已經(jīng)普及，機(jī)械手臂等一些自動(dòng)化的器械都需要用到軌道，在此軌道上進(jìn)行一些改進(jìn)，就可以投入到自動(dòng)化的設(shè)備中，因此該產(chǎn)品的市場前景非常廣闊。