一種新型軸瓦凸耳沖壓自動送料裝置

供稿|楊霞，齊鵬遠，王靜波，劉哲，任旭，王磊，栗明昊 / YANG Xia, QI Peng-yuan, WANG Jing-bo,LIU Zhe, REN Xu, WANG Lei, LI Ming-hao

內(nèi)容導讀

軸瓦凸耳加工是軸瓦生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵工序，其配套送料裝置是提高軸瓦凸耳加工精度和生產(chǎn)效率的重要部分。本文通過對送料裝置設(shè)計研究及零部件選型計算，利用傳送帶和導軌配合轉(zhuǎn)向坯料，在雙氣缸閥門和推桿電機等部件作用下實現(xiàn)坯料分時輸送和連續(xù)加工功能。經(jīng)整體調(diào)試驗證，本裝置運行可靠、生產(chǎn)效率大幅提高，具有重要的實際應(yīng)用價值。

軸瓦是各類滑動摩擦副中的關(guān)鍵零件[1-2]，軸瓦裝配時為了便于初始定位和工作中防止其移動、轉(zhuǎn)動，剖分式軸瓦背面通常設(shè)有凸耳[3-5]。由于軸瓦結(jié)構(gòu)特殊且送料過程中不允許有相互碰撞，目前常用振動料斗等自動送料裝置可靠性不高，經(jīng)常會出現(xiàn)打料、卡料和重料等問題[6]，因此尚不能滿足軸瓦自動送料應(yīng)用要求[7]。

為克服現(xiàn)有技術(shù)不足[8-9]，本文提出一種軸瓦凸耳沖壓自動送料裝置，并對該裝置上料機構(gòu)、出料機構(gòu)和動力裝置選型進行了設(shè)計研究。本裝置結(jié)構(gòu)簡單，實用性強，與現(xiàn)有的沖壓機配合可順利實現(xiàn)自動送料動作，大大提高生產(chǎn)效率，具有重要的應(yīng)用價值。

裝置設(shè)計

上料機構(gòu)設(shè)計

在上料機構(gòu)中，采用傳送帶的總長為1200 mm，以地面為基準高度800 mm，安置于壓力機右側(cè)，為了保證加工坯料可以順利在傳送帶上移動，本傳送帶寬度取決于軸瓦的尺寸，防止坯料在傳送帶上移動時歪斜或掉落。在軸瓦坯料橫向排列水平運動時，將雙氣缸閥門置于水平傳送帶正上方，在氣泵的帶動下進行上下往復運動，使軸瓦坯料在經(jīng)過雙氣缸閥門時坯料進行分時通過，如圖1 所示。

圖1 裝置示意圖

上料通道兩條導軌相互傾斜一定角度使軸瓦坯料改變方向，坯料由開口向前逐漸改變成開口向右。在實際使用時，根據(jù)不同的沖壓機以及工件加工的要求，可調(diào)整兩條導軌傾斜角度改變軸瓦坯料開口方向，實現(xiàn)坯料變向，如圖2 所示。

圖2 上料機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖

根據(jù)壓力機壓頭沖壓凸耳時間確定機械臂的伸出速度為每2 s 進行一次往返，保證坯料連續(xù)加工。由于雙氣缸閥門對坯料具有分時控制作用，加上坯料進入斜坡下落時間為1 s，確定傳送帶速度為19 mm/s，保證坯料可勻速前進，且不會過堆積在雙氣缸閥門處。

傳送帶將呈豎直排列的軸瓦經(jīng)斜滑道落入頂出裝置前方，經(jīng)側(cè)向頂出裝置送至壓力機正下方。當壓頭對軸瓦坯料進行沖壓時，側(cè)向頂出裝置復位，并準備將下一坯料繼續(xù)送至壓力機沖壓位置，加工完畢后的坯料被后續(xù)坯料頂出壓力機，實現(xiàn)坯料連續(xù)上料。

出料機構(gòu)設(shè)計

出料機構(gòu)由出料斜滑道和出料傳送帶組成，加工后的軸瓦排列有序地送至傳送帶。出料斜滑道由斜滑道擋板對坯料進行保護，防止坯料掉落。出料斜滑道長度為150 mm，角度小于45°，斜滑道的寬度為40 mm，用于承接加工過后的坯料并送至出料傳送帶，如圖3 所示。

圖3 出斜滑道結(jié)構(gòu)圖

坯料經(jīng)出料斜滑道后進入出料傳送帶，出料傳送帶設(shè)有導軌對加工后的坯料進行保護，如圖4所示。

圖4 出料傳送帶結(jié)構(gòu)圖

裝置整體機構(gòu)由傳送帶，導料軌和斜滑道擋板組成，在靠近壓頭一側(cè)的傳送帶呈一定角度滑坡連接在出料處，以便將加工完成的坯料頂出時，帶有凸耳軸瓦靠自身重力經(jīng)斜滑道自動落至水平傳送帶，成品在傳送帶末端完成收集。后續(xù)軸瓦坯料將之前已加工軸瓦頂出壓機力工作臺并沖壓，實現(xiàn)坯料的連續(xù)加工。

動力系統(tǒng)裝置選擇

軸瓦坯料在傳送帶上的傳送帶速度為19 mm/s，傳動輥直徑為20 mm，傳動輥轉(zhuǎn)速為0.018 r/min。傳送帶電動機型號選擇考慮以下因素：皮帶與工作物的總質(zhì)量M1=9 kg，滑動面摩擦因數(shù)μ=0.3，滾輪直徑D=20 mm，皮帶和滾輪效率η=0.9，皮帶的速度V=19 mm/s，電機電源220 V，50 Hz。

本設(shè)計中傳送帶所需動力由小型交流電機提供，電動機規(guī)格如表1 所示。

表1 傳送帶電動機規(guī)格表

選用CJX2 系列交流接觸器，供遠距離接通、分斷電路，起動、控制交流電動機使用，并與熱繼電器組成電磁起動器以保護可能發(fā)生的電路超負荷。交流接觸器規(guī)格如表2 所示。

表2 交流接觸器規(guī)格

在滿足電動機的額定功率情況下，選擇額定功率為7.5 kW 型號為ET-90 的活塞式空氣壓縮機。選用空氣壓縮機規(guī)格尺寸如表3 所示。三相異步電動機規(guī)格型號如表4 所示。推桿電機規(guī)格如表5 所示。

表3 選用空氣壓縮機規(guī)格

表4 三相異步電動機規(guī)格

表5 推桿電機規(guī)格

裝置調(diào)試

傳送帶運動速度調(diào)試

壓力機壓頭加工軸瓦凸耳時間為2 s，頂桿裝置頂出速度確定為每2 s 進行一次往返，保證坯料進行連續(xù)加工。坯料半徑高為38 mm，且雙氣缸閥門對坯料具有分時作用，加上坯料進入滑坡下落時間為1 s，故傳送帶速度可以確定為19 mm/s，保證了坯料勻速前進，且不會堆積在雙氣缸閥門位置。

頂桿行程調(diào)試

選用推桿電機EZ Limo EZA 為頂桿裝置，沖程在50~300 mm 之間。在送料機構(gòu)設(shè)計時，頂桿位于送料傳送帶正下方，工作時將從斜滑道落下的垂直的坯料頂入壓力機工作臺。根據(jù)斜滑道長度為300 mm，軸瓦橫向高度為38 mm，計算出頂桿裝置沖程距離，實現(xiàn)軸瓦坯料在頂桿裝置推動下準確將軸瓦坯料送至壓力機工作臺處進行沖壓加工。

雙氣缸閥門速度調(diào)試

雙氣缸閥門安裝在水平傳送帶正上方，且位于導軌變向前位置處，由兩個標準氣動缸組成，活塞行程為300 mm，氣缸動力由空氣壓縮機提供。組成雙氣缸閥門組后，在單片機程序控制下實現(xiàn)氣缸桿依次上下反復運動。通過調(diào)節(jié)氣缸調(diào)速閥，使雙氣缸閥門速度與傳送帶送料速度達到理想匹配，保證坯料在傳送帶上等距分布，實現(xiàn)坯料分時輸送功能。

裝置試驗

通過整體裝置試驗，對頂桿長度進行重新調(diào)整，確定沖壓頭與推桿之間距離，完成沖程校核；調(diào)節(jié)頂桿與傳送帶速度匹配，并測試加工效果。經(jīng)實際生產(chǎn)試驗，裝置整體運行正常，軸瓦坯料加工效果和工作效率均達到較為理想狀態(tài)。調(diào)試后裝置整體實物如圖5 所示。

圖5 裝置實物圖

結(jié)束語

(1)通過對送料裝置機構(gòu)各部分研究，利用傳送帶與導軌配合實現(xiàn)了橫向排列軸瓦坯料變向，利用推桿機構(gòu)將坯料送至壓力機下實現(xiàn)軸瓦坯料連續(xù)加工。

(2)對裝置機構(gòu)所需動力零部件進行了選型計算，確保裝置零部件與動力系統(tǒng)匹配，實現(xiàn)裝置整體正常工作。

(3)經(jīng)過實際生產(chǎn)試驗，本研制裝置加工速度達到了每分鐘30 個，是原人工工作量的2~3 倍，大幅減少了人工勞動強度，具有重要的實際應(yīng)用意義。