棒料高速變節(jié)距柔性交接裝置設(shè)計(jì)與優(yōu)化

摘要：針對(duì)目前棒料高速柔性交接裝置工作可靠性不高，上下游機(jī)節(jié)距不能根據(jù)需要調(diào)整，從而限制了下游機(jī)速度提高等問(wèn)題，提出了一種棒料變節(jié)距柔性交接裝置的工作原理，對(duì)棒料交接過(guò)程及運(yùn)動(dòng)干涉情況進(jìn)行了分析.為提高棒料柔性交接的可靠性，對(duì)裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了多目標(biāo)優(yōu)化，改善了棒料軸向制動(dòng)過(guò)程，減小了交接相對(duì)速度差和凸輪最大壓力角，并通過(guò)仿真分析驗(yàn)證了優(yōu)化設(shè)計(jì)的合理性.該裝置交接定位準(zhǔn)確、穩(wěn)定，軸向制動(dòng)平緩，變節(jié)距技術(shù)和裝置為設(shè)計(jì)速度更高的下游機(jī)創(chuàng)造了有利條件，具有較高的實(shí)用價(jià)值.

關(guān)鍵詞：設(shè)計(jì)優(yōu)化；棒料柔性交接；變節(jié)距；軸向制動(dòng)加速度；多目標(biāo)優(yōu)化

中圖分類(lèi)號(hào)：TH122文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

棒料產(chǎn)品的加工一般有軸向和徑向兩類(lèi)加工工藝，因而其生產(chǎn)機(jī)器通常由可軸向傳送棒料的上游機(jī)和可徑向傳送棒料的下游機(jī)組成，兩者呈“L”形布置.棒料交接裝置則是連接上下游機(jī)器的過(guò)渡機(jī)構(gòu)，其作用是將棒料由高速軸向運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為高速?gòu)较蜻\(yùn)動(dòng)（如繞鼓輪中心的轉(zhuǎn)動(dòng)），其技術(shù)關(guān)鍵一是保證上游機(jī)和下游機(jī)棒料傳送的準(zhǔn)確空間位置；二是提供滿足工藝要求的棒料軸向制動(dòng)和徑向加速功能.如由顆粒包裹而成的棒料產(chǎn)品極易因急劇的速度變化和交接碰撞引起端部顆粒掉落或外觀損傷，影響產(chǎn)品質(zhì)量.因此，研究高速柔性交接技術(shù)和裝置成為該領(lǐng)域普遍關(guān)注的問(wèn)題.

另一方面，上游機(jī)采用多軌加工和輸送技術(shù)以提高生產(chǎn)效率，是此領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的新趨勢(shì).在多軌技術(shù)中，需要解決受軸向加工工藝約束的上游機(jī)軌距與受徑向加工工藝約束的下游機(jī)鼓輪節(jié)距（鼓輪上相鄰承料槽的弧長(zhǎng)距離）之間不一致問(wèn)題，從而引起棒料高速變節(jié)距柔性交接研究的技術(shù)需求.

現(xiàn)有高速棒料交接裝置主要有雙凸撥輪捕料鼓輪機(jī)構(gòu)和蜘蛛手接受鼓輪機(jī)構(gòu)等.使用實(shí)踐證明：雙凸撥輪捕料鼓輪機(jī)構(gòu)通過(guò)凸輪徑向加速撥動(dòng)時(shí)對(duì)棒料有摩擦滾壓動(dòng)作，對(duì)棒料外觀與內(nèi)部均可能造成損壞，且工作可靠性不高[1].蜘蛛手接受鼓輪機(jī)構(gòu)盡管具有工作可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，但是用作雙軌模式時(shí)上游機(jī)的軌距決定了吸爪之間的距離，也同時(shí)確定了下游機(jī)接受鼓輪上承料槽的節(jié)距，限制了下游機(jī)高速工作要求的小節(jié)距鼓輪技術(shù)的發(fā)展[2].

鑒于現(xiàn)有棒料交接技術(shù)存在的上述不足，本文研究了一種變節(jié)距柔性交接裝置，由軸向傳送機(jī)構(gòu)和徑向接受機(jī)構(gòu)組成，具有交接穩(wěn)定，節(jié)距可變，可實(shí)現(xiàn)柔性交接，適用于高速雙軌棒料生產(chǎn)設(shè)備等優(yōu)點(diǎn).

由上述可知，變節(jié)距柔性交接裝置的設(shè)計(jì)必須解決如下關(guān)鍵問(wèn)題：1）進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，實(shí)現(xiàn)變節(jié)距動(dòng)作，保證棒料交接位置準(zhǔn)確，避免干涉.2）優(yōu)化技術(shù)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)棒料的柔性交接.3）設(shè)計(jì)負(fù)壓氣流通道結(jié)構(gòu)，確定氣流啟閉角度等參數(shù).本文重點(diǎn)針對(duì)前2個(gè)問(wèn)題展開(kāi)討論.

2機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析

2.1 棒料交接運(yùn)動(dòng)過(guò)程

5結(jié)論

本文提出了一種棒料變節(jié)距柔性交接裝置的工作原理，建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，完成了凸輪、擺動(dòng)裝置關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)的設(shè)計(jì)，對(duì)棒料交接過(guò)程及運(yùn)動(dòng)干涉等問(wèn)題進(jìn)行了系統(tǒng)的分析.針對(duì)棒料高速柔性交接的要求，進(jìn)行了變節(jié)距柔性交接裝置主要技術(shù)參數(shù)的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)，所得結(jié)果明顯改善了棒料軸向制動(dòng)過(guò)程的動(dòng)力學(xué)性能，減小了交接動(dòng)作的相對(duì)速度差，優(yōu)化了凸輪最大壓力角等參數(shù)，明顯提高了棒料高速交接的柔和性，準(zhǔn)確性，以及交接裝置技術(shù)參數(shù)的合理性，為降低棒料產(chǎn)品交接過(guò)程發(fā)生的損傷提供了保障.通過(guò)仿真分析驗(yàn)證了上述研究結(jié)論的正確性.

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