數(shù)控清角機(jī)下清頭部件的設(shè)計(jì)

　　摘要：為了對塑料門窗設(shè)備的焊縫進(jìn)行清理，特地設(shè)計(jì)了數(shù)控清角機(jī)，它有焊清輸料平臺及支架，送料機(jī)械手及其動力驅(qū)動部份、上下清頭及其動力驅(qū)動部分等部分組成。其中上下清頭是本機(jī)床的核心部分，有內(nèi)外面銑削機(jī)構(gòu)、上下鉤刀、插刀、拉恨切削機(jī)構(gòu)及響應(yīng)的動力驅(qū)動部分、拖板、鉤料塊等等實(shí)現(xiàn)框或扇的清角過程，最終實(shí)現(xiàn)塑窗表面、上下內(nèi)側(cè)面、內(nèi)外角和膠條槽的柔性加工。
　　關(guān)鍵詞：清角機(jī)；下清頭；銑槽；導(dǎo)向桿；鉤料塊
　　塑鋼門窗的性能。塑鋼門窗是以聚氯乙烯（PVC）樹脂為主要原料，加上一定比例的穩(wěn)定劑、改性劑、著色劑、填充劑、紫外線吸收劑等助劑經(jīng)擠出加工成型材，然后通過切割、焊接的方式制成門窗框、扇，配裝上橡塑密封條、毛條、五金件等附件而制成門窗。為了增強(qiáng)型材的鋼性，型材空腔需填加鋼襯（加強(qiáng)筋），所以成為塑鋼門窗。塑鋼門窗是繼木、鋼、鋁合金之后的第四代新型建筑門窗。
　　清角機(jī)的工作目的：窗框在經(jīng)過焊機(jī)焊接后，焊縫出存在著焊瘤，焊瘤的存在不僅會影響成品窗框的美觀，同時(shí)也會影響窗框的使用功能，如窗扇與窗框的配合、膠條的裝入、影響焊接等等，因此必須對焊瘤進(jìn)行清除，這一工作的完成就需要清角機(jī)來做。
　　一、方案論證及工作原理
　　（一）下清頭結(jié)構(gòu)方案
　　設(shè)計(jì)主要是數(shù)控清角機(jī)下清頭的機(jī)械部分的設(shè)計(jì)，是為了實(shí)現(xiàn)清角機(jī)下清頭能自動進(jìn)料定位和180X120mm型材90度焊角的角縫清理功能而進(jìn)行的各個(gè)零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及改進(jìn)，最終實(shí)現(xiàn)塑窗表面、上下內(nèi)側(cè)面、內(nèi)外角和膠條槽的柔性加工。
　　1.為了實(shí)現(xiàn)刀具的精確定位加工，特地選擇了有反饋裝置的動力驅(qū)動部分——伺服電機(jī)；
　　2.適應(yīng)傳遞的扭矩的大小，剛度要求，以及對震動的沖擊的吸收更重要的是與電機(jī)輸出軸配合相連，特地選擇了單向膜片連軸器；
　　3.為了實(shí)現(xiàn)刀具的快速運(yùn)動，提高加工的效率，特地選擇了大行程的氣缸，此種氣缸有SMC 廠家外購；
　　4.取消了平常的小拖板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，取而代之的是兩根高精度的滑動導(dǎo)柱；
　　5.為了實(shí)現(xiàn)運(yùn)動的精確與快速，特地選擇了太敬集團(tuán)的直線滑動軸承，以及滾珠絲杠螺母副；另外對刀具的設(shè)計(jì)及孔位的確定都進(jìn)行了仔細(xì)的琢磨，這在零件圖中都有充分的體現(xiàn)。
　　（二）下清頭結(jié)構(gòu)的方案論證
　　參考結(jié)構(gòu)：兩活動導(dǎo)向桿與上下活動板連接，依靠電機(jī)、絲杠螺母副來驅(qū)動，而為了防止兩活動導(dǎo)向桿彎曲變形，特地用了幾個(gè)固定在大拖板上的導(dǎo)向套來防止其彎曲變形。而現(xiàn)原結(jié)構(gòu)，兩活動桿相對于大拖板是靜止的，原告用于限制兩桿的導(dǎo)向套現(xiàn)在改為隨上下兩活動板一起活動。
　　論證分析：后一種方案用來固定兩活動導(dǎo)桿時(shí)，必須在上下加兩活動板；為了能連接原來的兩活動板，必須再加兩根導(dǎo)向連接活動桿；直線滑動軸承和原告的導(dǎo)向套必須在兩活動板的上下兩面；顯然，無論是從安裝還是從加工和經(jīng)濟(jì)性考慮，后一種方案不可取，故采用原告的結(jié)構(gòu)。
　　（三）下清頭的工作原理
　　窗框從輸料平臺上運(yùn)送過來，由于窗框質(zhì)心旋轉(zhuǎn)，到“V”形口時(shí)，窗框擺進(jìn)來一個(gè)角度，此時(shí)，送料機(jī)械手停止運(yùn)動，抬起；而后有縮在輸料平臺下面的鉤料塊在兩對接氣缸的驅(qū)動下將其鉤進(jìn)“V”型口內(nèi)，并給予預(yù)緊使窗框與擋板完全貼全；而后有支架上的氣缸伸下壓頭將其壓緊；然后，大拖板帶動鉤料塊退后一定距離，再有豎直的對接氣缸帶動鉤料塊退后一個(gè)行程，此時(shí)，鉤料塊上的拉刀頂面比窗框的底面高出一個(gè)焊縫的高度，再有電機(jī)絲杠帶動大拖板運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)窗框的45度線焊縫的拉削，拉削長度，然后對接氣缸縮回的同時(shí)，絲杠螺母副再由水平電機(jī)驅(qū)動使大拖板退回，直至下拖刀正好在窗框內(nèi)角的正下方；此時(shí)再有豎直電機(jī)和長氣缸配合來實(shí)現(xiàn)170mm長的內(nèi)角焊縫的插削，完成后，插刀要讓刀，退回原位；大拖板水平退后一定距離，再有鉤刀來實(shí)現(xiàn)鉤料，它的行程由行程為150mm的氣缸和豎直電機(jī)來保證，豎直走行完成后，再有水平方向進(jìn)給，實(shí)現(xiàn)在內(nèi)側(cè)面上鉤去焊縫的目的，鉤刀讓刀，建軍回原位；大拖板水平退后一定距離，再有下銑刀實(shí)現(xiàn)膠條槽的清縫，下銑刀的運(yùn)動是通過豎直電機(jī)和長氣缸來完成的行程，銑刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動有與氣缸固定在一起的氣馬達(dá)來實(shí)現(xiàn)，水平方向有電機(jī)絲杠螺母副來實(shí)現(xiàn)進(jìn)給，從而完成下清頭的整套工作。
　　二、氣缸的選擇與計(jì)算
　　（一）氣缸的選擇
　　塑窗型材的厚可達(dá)成協(xié)議 ，針對不同厚度型材的加工，本次設(shè)計(jì)選擇微調(diào)絲杠和快速運(yùn)動的氣缸配合來實(shí)現(xiàn)不同行程的刀具定位。如根據(jù)鉤刀和銑刀的運(yùn)動行程，選擇了大行程的薄壁氣缸，這種類型可以提高加工效率，同時(shí)還可以減輕重量；同樣，為了實(shí)現(xiàn)鉤料與拉削的兩重功能，采用了兩個(gè)短行程氣缸 的對接來實(shí)現(xiàn)行程的交換，兩個(gè)氣缸都伸長時(shí)——鉤料：一個(gè)伸長一個(gè)縮回時(shí)——拉削：兩個(gè)都縮回時(shí)——預(yù)備狀態(tài)。
　　（二）鉤料塊氣缸的選擇
　　鉤料塊作用是先上升一定的高度，把窗框鉤住，然后，絲杠運(yùn)動帶動鉤料把窗框鉤到預(yù)定的位置，V型定位裝置。然后由氣缸夾緊窗框，再用各種刀具進(jìn)行加工。鉤料塊上有拉刀，拉刀是拉窗框的邊縫，拉刀固定在拉刀座上，拉刀座固定在鉤料塊座上，當(dāng)鉤料塊把窗框鉤到預(yù)定的位置后，然后下降到一定位置，通過絲杠帶動拉刀進(jìn)行工作。因此鉤料塊的運(yùn)動情況應(yīng)考慮的位置變化的情況，通過氣缸來完成這一情況。有兩個(gè)氣缸相對連接，從而完成不同位置的變化，有考慮行程的變化。鉤料塊軸向范圍小，行程不大，結(jié)構(gòu)緊湊，其動作靈活。
　　參考文獻(xiàn)：
　　[1]趙如福. 金屬機(jī)械加工工藝人員手冊[M].上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，2006.
　　[2]蔡春源.新編機(jī)械設(shè)計(jì)手冊[M].沈陽遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2008.
　　（作者單位：山東大