氣缸位置分布對管殼體卡痕的影響*

嚴 龍，李紅軍，王東風，湯 鑫，左丹英

(武漢紡織大學機械工程與自動化學院，湖北武漢 430073)

氣缸位置分布對管殼體卡痕的影響*

嚴 龍，李紅軍，王東風，湯 鑫，左丹英

(武漢紡織大學機械工程與自動化學院，湖北武漢 430073)

對現有管殼體卡口機構，在多次管殼體卡口實驗中，發(fā)現同一次卡口的不同管殼體卡痕深度并不一致，調整施力氣缸在卡口固定板和卡口推力板上的分布位置，記錄實驗數據并分析，探究氣缸位置分布對管殼體卡痕的影響。關鍵詞:氣缸;位置分布;管殼體;卡痕

1 引言

起爆器材是民用爆破器材的重要組成部分，民用爆破器材在我國建設中占有重要地位，它被廣泛用于交通、采礦、煤炭、石油、冶金、化工、建材、水利、電力、林業(yè)、城市建筑等多個領域，直接為國民經濟建設服務。隨著改革開放的深入，市場經濟體制的逐步健全，以及加入WTO后融入世界經濟一體化的趨勢，必然使我國的各行業(yè)面臨機遇和挑戰(zhàn)。

我國的爆破器材生產廠家的設備普遍較為落后，多為20世紀五六十年代的設備，存在大量的手工作業(yè)和半機械化作業(yè)，起爆器材包括多種管殼體狀起爆物，需要在管殼內裝入起爆藥，然后再加上封口的卡口工藝，因此針對該生產需求，應運而生出對應的管殼體卡口機，而在現有管殼體卡口機構中，卡口體和施力氣缸是鑲嵌安裝在卡口推力板和卡口固定板中的，采用氣缸直頂卡口推力板卡口的方式，在多次管殼體卡口實驗中，測量管殼體卡口以后的卡痕深度，發(fā)現同一次卡口的不同管殼體卡口卡痕深度并不一致。

筆者通過改變施力氣缸在卡口固定板和卡口推力板上的安裝位置，得到不同受力情況下的卡口體完成卡口工藝后的卡痕，對比不同安裝位置氣缸方案下的管殼體的卡痕深度［1］，分析實驗所得數據，得出不同的氣缸安裝位置對管殼體卡痕的影響，可供管殼體卡口機設計提供參考。

2 管殼體卡口理論研究基礎

2.1 管殼體理論

管殼表面粗糙度一般為外表面粗糙度1.6，內表面粗糙度3.2;底殼表面粗糙度1.6。不同的管殼加工方式所生產的管殼體的表面粗糙度略有差異，在管殼體選取時，確定合理的表面粗糙度值是既能滿足要求，又能具有合理的管殼造價。越高的表面粗糙度，就代表加工難度越大，造價也越高，而相對于需要卡口的管殼體來說，表面粗糙度較大一些，在卡口體中進行卡口工藝時相對穩(wěn)定。

2.2 管殼體卡口理論

現有管殼體卡口機構包括卡口體，施力氣缸，卡口環(huán)，鎖緊螺母，管殼體卡口推力板和卡口固定板等，其中，作為管殼體的直接卡口施力構件，卡口體被套在卡口環(huán)中，進而鑲嵌安裝于管殼體卡口推力板和卡口固定板中，管殼體卡口推力板和卡口固定板中可放置1～20個組合好的卡口體機構，卡口體為倒錐形彈性器具［2］，卡口體的下端被螺紋連接于卡口固定板上，其高度可以調節(jié)，高度確定后通過鎖緊螺母鎖緊，卡口推力板和卡口固定板的上下分離或靠近即帶動卡口體上端的收攏與發(fā)散［3］，這樣就實現對管殼體的卡口工藝。上述的一次動作，即可實現單發(fā)或多發(fā)管殼體的卡口。

3 管殼體卡口機結構設計

3.1 管殼體卡口機原理

采用氣缸推動卡口推力板帶動卡口體，使卡口體上方收縮，從而卡口體完成對管殼體的卡口，基于這一原理，設計出管殼體卡口機，因此，管殼體卡口機的結構簡圖如圖1所示。

圖1 管殼體卡口機結構

3.2 管殼體卡口機方案設計

通過改變施力氣缸在卡口推力板和卡口固定板中的位置，設計出不同施力氣缸位置的管殼體卡口機［4］，以期獲得卡痕深度和卡痕均勻度一致的管殼體，下面為管殼體卡口機第一套方案示意如圖2所示，第二套方案為4個施力氣缸對稱分布式施力方式，其示意圖如圖3所示。

圖2 兩個氣缸對稱式安裝方案

圖3 四個氣缸對稱式安裝方案

4 實驗分析

4.1 實驗結果分析

4.1.1 兩種方案實驗數據曲線圖對照

控制氣缸所通氣壓的高低，分別對于兩種方案進行實驗。將同一氣壓的不同方案下的管殼體卡痕平均深度做比較，實驗采取多次卡口和多次測量的方法減小誤差［5］。最后得出數據，作出曲線圖如圖4所示。

圖4 兩種方案數據曲線圖對照

通過比較兩種方案的管殼體卡痕深度，并從圖4中可以看出，方案一和方案二在3.5個大氣壓之前卡痕深度值都趨于較大幅度的增長中，但相對而言，方案一增幅要大于方案二，而在3.5個大氣壓以后，方案一卡痕深度值仍有一定幅度的增長，且增長幅度要大于3.5個大氣壓之前，方案二在3.5個大氣壓之后，卡痕深度值有很小的增長幅度，基本趨于平緩增長，卡痕深度值基本趨于穩(wěn)定。

4.1.2 卡痕平均深度值分析

記錄下上述不同氣壓下兩種方案所得的實驗數據，進行計算分析，并從中得出某些實驗結論，表1為對應氣壓由低到高情況下所記錄的管殼體卡痕平均深度值。

表1 兩種方案所得不同氣壓下卡痕平均深度值 /mm

通過以上實驗數據的計算分析可知，方案二的卡痕平均深度要小于方案一的卡痕平均深度，且方案二的卡痕平均深度值的方差要小于方案一的卡痕平均深度值的方差，這說明方案二的卡痕平均深度值的變化幅度要小于方案一，方案二的卡痕平均深度值變化波動性較小。因此可知，同樣的實驗條件下，使用方案二可使管殼體卡痕質量比較統一及穩(wěn)定。

4.2 管殼體卡痕影響因素分析

將氣缸不同的位置分布作為因素A，所通氣壓高低作為因素B，對這兩個因素各取兩個水平，在其它條件相同的情況下，微量調節(jié)氣缸所通氣壓的高低，分別對兩種方案進行實驗，每個實驗重復兩次，設各水平搭配下強度的總體服從正態(tài)分布且方差相同，各樣本獨立，主要分析氣缸位置分布對管殼體卡痕是否

根據表1中方案一和方案二的實驗數據，求出方案1的卡痕平均深度的平均值:有顯著的影響(取顯著性水平α=0.05)，經過試驗，測得管殼體卡痕深度值如表2所列。

表2 卡痕深度值/mm

表3 方差分析表

由于F0.05(1，4)=7.71，所以F0.05(1，4)＜FA，所以在顯著性水平α=0.05下，認為不同的氣缸分布位置對管殼體卡痕深度一致性的影響是顯著的，由于只是微量調節(jié)所通氣壓的高低，因此對于氣壓因素，F0.05(1，4)＞FB。

5 結語

首先控制氣缸所通氣壓由低到高，對兩種方案進行多次試驗，得到兩種方案管殼體卡痕深度值隨氣壓由低到高的變化，并分析了它們的平均值和方差，發(fā)現方案二的卡痕深度平均值要小于方案一的卡痕深度平均值，并且，方案二的卡痕深度值的方差要小于方案一的卡痕深度值的方差，這說明方案二的卡痕深度值的變化幅度要小于方案一，方案二的卡痕深度值變化波動性較小，因此可知，同樣的實驗條件下，使用方案二可使管殼體卡痕質量比較統一及穩(wěn)定。

在兩組間隔較小的氣壓值條件下，對不同氣缸分布位置的兩套方案進行實驗，對實驗數據進行雙因素實驗的方差分析，由于氣缸所通氣壓是間隔較小的，因此氣壓因素影響應該是較小的，通過數據分析，可知氣缸在卡口推力板和卡口固定板上的不同的安裝位置對管殼體卡痕一致性的影響很大，因此，為了保證管殼體卡口之后有高質量的卡痕及卡口機好的穩(wěn)定性，需要在設計時對氣缸安裝位置進行合理的分析。

［1］ 李紅軍.基于OPC技術的通用家庭報警系統模型的研究［J］.機電產品開發(fā)與創(chuàng)新，2007，20(1):57－58.

［2］ 張福潤，嚴曉光.機械制造工藝學［M］.武漢:華中理工大學出版社，1998.

［3］ 盧秉恒.機械制造技術基礎［M］.北京:機械工業(yè)出版社，1999.

［4］ 榮烈潤.面向21世紀的超精密加工技術［J］.機電一體化，2003 (2):6－10.

［5］ 李紅軍.基于BP神經網絡的并聯機器人運動學研究［J］.機電產品開發(fā)與創(chuàng)新，2006，19(6):6－8.

The Effect of the Cylinder's Position Distribution on Clasp Mark of the Tube

YAN Long，LI Hong－jun，WANG Dong－feng，TANG Xing，ZUO Dan－ying
(Wuhan Teχtile University，Hubei Wuhan 430073，China))

For the existing squeezing machine of the tube，in most squeezing experiment of the tube，the depth of clasp mark of different tube that we can observed are different in the same experiment，the position distribution of cylinders is adjusted where are mounted in the squeezing fixed plate and squeezing driving plate，the experimental data is recorded and analysed，the effect of cylinder position distribution is explored on clasp mark of the tube.

cylinder;position distribution;tube;clasp mark

TH122

A

1007－4414(2013)05－0083－03

2013－08－22

嚴 龍(1987－)，男，湖北隨州人，碩士在讀，主要從事工業(yè)機器人方面的研究工作。

李紅軍(1973－)，男，碩導，主要從事工業(yè)自動化理論與應用方面的研究工作。