項碩

摘要：在現(xiàn)代的工業(yè)自動化生產(chǎn)中，多品種的產(chǎn)品的制造存在兼容難、換產(chǎn)時間長、人工干預(yù)多等問題，導(dǎo)致生產(chǎn)線難以高效率運行。在了解了影響國內(nèi)電機廠家生產(chǎn)效率的環(huán)節(jié)后，本文設(shè)計了一套基于端蓋鉆孔專機通過桁架機器人實現(xiàn)全自動化的端蓋鉆孔自動加工單元。

關(guān)鍵詞： 端蓋鉆孔專機;桁架機器人;自動化

近年來，隨著智能制造的發(fā)展需求，越來越多的行業(yè)引進自動化加工單元。而針對于國內(nèi)電機行業(yè)，小批量多品種的端蓋鉆孔工序始終影響著生產(chǎn)效率，且鉆孔工序由人工操作完成，增加了人力成本。在了解了存在的問題后，本文設(shè)計了一套基于端蓋鉆孔專機通過桁架機器人實現(xiàn)全自動化的端蓋鉆孔自動加工單元。

1自動加工單元組成及其工作流程

1.1 自動加工單元整體組成

為滿足生產(chǎn)節(jié)拍，發(fā)揮自動加工單元最大效率，本設(shè)計中的自動化生產(chǎn)線由兩端蓋鉆孔專機、一套單機械手三軸桁架、兩套旋轉(zhuǎn)式料庫、兩個翻轉(zhuǎn)架組成。其布局均采用圖1所示，一臺旋轉(zhuǎn)料庫和一臺翻轉(zhuǎn)架服務(wù)于一臺端蓋鉆孔專機。

1.2 自動加工單元工作流程

本設(shè)計中的自動化生產(chǎn)線通過人工搬運將待鉆孔端蓋搬運至旋轉(zhuǎn)料庫上，留一空工位其余裝滿工件后人工操作啟動自動線，料庫旋轉(zhuǎn)至翻轉(zhuǎn)架取料處，翻轉(zhuǎn)架向下翻轉(zhuǎn)90°，通過翻轉(zhuǎn)架前端機械手抓取端蓋后再向上翻轉(zhuǎn)回原位，桁架機械手運行到翻轉(zhuǎn)架處抓取端蓋，機械手取料后運行到端蓋鉆機處上料，端蓋專機加工完成后，再由機械手取料搬運至翻轉(zhuǎn)架處，翻轉(zhuǎn)架前端手爪取料后，料庫旋轉(zhuǎn)一個工位，將空托盤運送至翻轉(zhuǎn)機構(gòu)取料位置，翻轉(zhuǎn)架向下翻轉(zhuǎn)90°放件。

第一，自動加工單元主要模塊介紹

端蓋鉆孔專機：端蓋鉆孔專機由床身、主軸箱、動力頭、夾具、接屑盒、防護及驅(qū)動部件組成。由于電機端蓋孔的位置均布在大小兩個同心分布圓上，由于多孔群鉆的切屑力在進給方向上的進給分力較大，為減小作用在夾具固定板上的力過大，導(dǎo)致夾具固定板變形量過大，端蓋專機X方向采用左右兩主軸箱同時進給以抵消大部分進給分力。主軸箱安裝在滑板上在直線導(dǎo)軌上移動，進給電機通過同步帶驅(qū)動絲杠實現(xiàn)主軸箱的X方向移動。專機的夾具通過氣缸驅(qū)動，氣缸缸體安裝在夾具固定板上，氣缸桿端安裝在夾具移動板上，夾具移動板通過滑塊與主軸箱公用一根導(dǎo)軌。端蓋專機Y方向安裝3臺動力頭完成端蓋側(cè)面孔的加工，動力頭安裝在滑板上在直線導(dǎo)軌上移動，Y軸進給電機通過驅(qū)動絲杠實現(xiàn)動力頭的Y方向移動。在床身上對應(yīng)夾具夾緊位置處設(shè)計成漏斗形，在加工中起導(dǎo)屑作用，將切屑集中在床身下方的接屑盒中。

桁架機器人：桁架機器人由橫梁、立柱、提升單元、機械手組成。桁架的橫梁、立柱均采用鋼結(jié)構(gòu)材質(zhì)，由立柱安裝在地面，再通過橫梁連接板將橫連固定，通過空心螺絲調(diào)整橫梁的水平度。橫梁上安裝直線導(dǎo)軌和斜齒條，提升單元通過其滑板上的滑塊安裝在橫梁導(dǎo)軌上，在通過與滑板相連的電機驅(qū)動齒輪實現(xiàn)提升單元在橫梁方向（Y方向）上的移動。提升單元滑板上裝有滑塊支撐架安裝滑塊，通過滑塊連接把有導(dǎo)軌和齒條的豎梁，在再通過滑板上的電機驅(qū)動齒輪實現(xiàn)豎軸在豎直方向（Z方向）上的移動。由于不同端蓋的厚度不同，端蓋在上料時需向鉆孔專機夾具固定板靠死定位，所以桁架機械手還有應(yīng)該有一個第三軸設(shè)計在桁架的機械手上，實現(xiàn)其端蓋專機進給方向（X方向）的移動，機械手架通過導(dǎo)軌滑塊安裝在豎梁下端連接板上。機械手兩個爪塊通過導(dǎo)軌安裝在機械手架上，爪塊上安裝齒條，兩爪塊的齒條與機械手架中心的齒輪嚙合，實現(xiàn)兩爪塊的同步，再由氣缸驅(qū)動一側(cè)爪塊，實現(xiàn)機械手的松快、夾緊。

旋轉(zhuǎn)料庫：旋轉(zhuǎn)料庫是由料庫支架、安裝面板、托盤、耐磨條、鏈條、驅(qū)動組成。料庫支架安裝在地面，安裝面板把合在料庫支架上，安裝面板上安裝有耐磨條、驅(qū)動、從動機構(gòu)，驅(qū)動和從動機構(gòu)通過鏈輪鏈條連接，鏈條上分布有加長銷軸，將托盤通過定位孔定位在涂料條的固定位置均布，再安放在耐磨條上。通過驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)帶動鏈條上的托盤實現(xiàn)旋料庫的運行。

翻轉(zhuǎn)架：翻轉(zhuǎn)架是由焊接（型材）支架、推拉氣缸、旋轉(zhuǎn)軸、旋轉(zhuǎn)臂、氣爪組成。翻轉(zhuǎn)臺支架底部固定在地面，將推拉氣缸缸體采用中間軸形式安裝在焊接支架上，旋轉(zhuǎn)臂與焊接支架通過旋轉(zhuǎn)軸連接起來，旋轉(zhuǎn)臂上留有連接孔，將推拉氣缸的桿端與旋轉(zhuǎn)臂連接孔連接，又在水平與豎直位置設(shè)置有緩沖器及死擋停，通過推拉氣缸實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)臂的90°翻轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)臂前端連接有氣爪，實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)架的取料動作。

2結(jié)語

本設(shè)計通過端蓋鉆孔專用機床搭配桁架機器人的組合，能夠解決傳統(tǒng)自動化加工生產(chǎn)線無法解決的小批量、多品種產(chǎn)品的制造難題。能夠幫助國內(nèi)電機行業(yè)在生產(chǎn)過程中減少人工參與、提高生產(chǎn)效率、節(jié)省成本，幫助其獲得良好的經(jīng)濟效益。

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