數控清角機下清頭部件的設計

　　摘要：為了對塑料門窗設備的焊縫進行清理，特地設計了數控清角機，它有焊清輸料平臺及支架，送料機械手及其動力驅動部份、上下清頭及其動力驅動部分等部分組成。其中上下清頭是本機床的核心部分，有內外面銑削機構、上下鉤刀、插刀、拉恨切削機構及響應的動力驅動部分、拖板、鉤料塊等等實現框或扇的清角過程，最終實現塑窗表面、上下內側面、內外角和膠條槽的柔性加工。
　　關鍵詞：清角機；下清頭；銑槽；導向桿；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，加上一定比例的穩定劑、改性劑、著色劑、填充劑、紫外線吸收劑等助劑經擠出加工成型材，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。為了增強型材的鋼性，型材空腔需填加鋼襯（加強筋），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。
　　清角機的工作目的：窗框在經過焊機焊接后，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，因此必須對焊瘤進行清除，這一工作的完成就需要清角機來做。
　　一、方案論證及工作原理
　?。ㄒ唬┫虑孱^結構方案
　　設計主要是數控清角機下清頭的機械部分的設計，是為了實現清角機下清頭能自動進料定位和180X120mm型材90度焊角的角縫清理功能而進行的各個零部件結構設計及改進，最終實現塑窗表面、上下內側面、內外角和膠條槽的柔性加工。
　　1.為了實現刀具的精確定位加工，特地選擇了有反饋裝置的動力驅動部分——伺服電機；
　　2.適應傳遞的扭矩的大小，剛度要求，以及對震動的沖擊的吸收更重要的是與電機輸出軸配合相連，特地選擇了單向膜片連軸器；
　　3.為了實現刀具的快速運動，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構設計，取而代之的是兩根高精度的滑動導柱；
　　5.為了實現運動的精確與快速，特地選擇了太敬集團的直線滑動軸承，以及滾珠絲杠螺母副；另外對刀具的設計及孔位的確定都進行了仔細的琢磨，這在零件圖中都有充分的體現。
　?。ǘ┫虑孱^結構的方案論證
　　參考結構：兩活動導向桿與上下活動板連接，依靠電機、絲杠螺母副來驅動，而為了防止兩活動導向桿彎曲變形，特地用了幾個固定在大拖板上的導向套來防止其彎曲變形。而現原結構，兩活動桿相對于大拖板是靜止的，原告用于限制兩桿的導向套現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桿時，必須在上下加兩活動板；為了能連接原來的兩活動板，必須再加兩根導向連接活動桿；直線滑動軸承和原告的導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濟性考慮，后一種方案不可取，故采用原告的結構。
　?。ㄈ┫虑孱^的工作原理
　　窗框從輸料平臺上運送過來，由于窗框質心旋轉，到“V”形口時，窗框擺進來一個角度，此時，送料機械手停止運動，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動下將其鉤進“V”型口內，并給予預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行程，此時，鉤料塊上的拉刀頂面比窗框的底面高出一個焊縫的高度，再有電機絲杠帶動大拖板運動，實現窗框的45度線焊縫的拉削，拉削長度，然后對接氣缸縮回的同時，絲杠螺母副再由水平電機驅動使大拖板退回，直至下拖刀正好在窗框內角的正下方；此時再有豎直電機和長氣缸配合來實現170mm長的內角焊縫的插削，完成后，插刀要讓刀，退回原位；大拖板水平退后一定距離，再有鉤刀來實現鉤料，它的行程由行程為150mm的氣缸和豎直電機來保證，豎直走行完成后，再有水平方向進給，實現在內側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，再有下銑刀實現膠條槽的清縫，下銑刀的運動是通過豎直電機和長氣缸來完成的行程，銑刀的旋轉運動有與氣缸固定在一起的氣馬達來實現，水平方向有電機絲杠螺母副來實現進給，從而完成下清頭的整套工作。
　　二、氣缸的選擇與計算
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　　塑窗型材的厚可達成協議 ，針對不同厚度型材的加工，本次設計選擇微調絲杠和快速運動的氣缸配合來實現不同行程的刀具定位。如根據鉤刀和銑刀的運動行程，選擇了大行程的薄壁氣缸，這種類型可以提高加工效率，同時還可以減輕重量；同樣，為了實現鉤料與拉削的兩重功能，采用了兩個短行程氣缸 的對接來實現行程的交換，兩個氣缸都伸長時——鉤料：一個伸長一個縮回時——拉削：兩個都縮回時——預備狀態。
　?。ǘ┿^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，絲杠運動帶動鉤料把窗框鉤到預定的位置，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，當鉤料塊把窗框鉤到預定的位置后，然后下降到一定位置，通過絲杠帶動拉刀進行工作。因此鉤料塊的運動情況應考慮的位置變化的情況，通過氣缸來完成這一情況。有兩個氣缸相對連接，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，結構緊湊，其動作靈活。
　　參考文獻：
　　[1]趙如福. 金屬機械加工工藝人員手冊[M].上海：上?？茖W技術出版社，2006.
　　[2]蔡春源.新編機械設計手冊[M].沈陽遼寧科學技術出版社，2008.
　　（作者單位：山東大