自動送料裝置

朱小琴

摘 要：隨著電子技術的不斷發展，高（中）頻加熱工藝逐漸替代傳統的煤、油、氣加熱，工件熱透的問題得到了妥善解決。但是與其配套的送料裝置，如果還是由工人手工送料加熱，工作效率仍是很低，且工作危險性大。故設計開發此自動送料裝置，以改善工作條件，提高生產效率。該裝置設計和制作得到了學校和廠里專家的大力支持，真正解決了加熱不一致的問題，擴大了裝置送料范圍；制作成本不高，裝置外形小巧，由一臺小型空壓機就實現了工件加熱加工的自動化批量生產，工人的勞動強度大在降低，實際生產效率較以前提高了近兩倍，且安裝和維護十分方便，可以進行批量生產。

關鍵詞：裝置 送料構 氣動 電氣

中圖分類號：THl37；TG751 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）10（b）-0081-02

紅沖工藝是從近代精鍛和熱擠壓基礎上發展起來的一種先進的專業工藝，是通過改變加工方法來提高零部件的力學性能的有效方法之一，所以與其鍛造工藝一樣，有著強大的生命力和良好的發展前景。紅沖時將金屬材料加熱到一定溫度，放入預熱的模具內，經壓力機床一次性往復運動使金屬材料發生塑性變形，獲得所需尺寸形狀和良好力學性能的壓制件。

隨著電子技術的不斷發展，高（中）頻加熱工藝逐漸替代傳統的煤、油、氣加熱，工件的熱透問題是解決了，但由于加熱圈自身結構的限制（如圖1），其工作時溫度非常高，如果工人手動將冷棒料放入和取出加熱圈危險性非常高，且費時費力，為了適應生產需要、降低工件勞動強度、提高生效率，本裝置設計如下。

1 任務分析

（1）加工范圍：棒料直徑：0～Φ80 mm、棒料長度：0～120 mm。

（2）動作要求：如圖2

（3）設計思路

綜合以上1和2可得：工件是冷進熱出，且為棒料，每段尺寸一致；為提高生產效率，推力裝置有工進、快退的功能。因此設計結構大致如下（圖3）：

2 設計方案確定

2.1 推力裝置（送料機構）

根據推力裝置需作頻繁的直線往復運動（工進和快退）、推料時負載不大、工件與支承機構為滑動摩擦、后退空載、推料行程需要可調等因素，確定該推力裝置為雙作用活塞式氣缸。原因是氣動控制方式與機械方式、電氣方式、電子方式、液壓方式相比有如下幾大優點：

（1）工作介質是空氣，空氣到處都有，用量不受限制，排氣處理簡單，不污染環境；

（2）壓縮空氣為快速流動的工作介質，故可獲得較高的工作速度；

（3）純氣動控制具有防火、防爆、耐潮的能力；

（4）氣動裝置結構簡單、輕便、安裝維護簡單；

另，由于空氣的可壓縮性，故其定位精度不高，輸出力矩較小，但這不影響本裝置的定位和傳動。

綜上所述，選用氣缸作為推力裝置是較經濟、環保、可行的。

2.2 支撐機構

（1）定位結構：由于是棒料，根據其定位原理，用V型定位較為理想，但由于V型導軌加工較為復雜，且本裝置只需將棒料固定不滾動即可，因此簡化V型為兩根平行的軸線，即棒料卡在兩平行軸中滑動。為了滿足棒料長度變化要求，機構最大長度為850 mm>（120×7=840 mm）。

（2）支撐機構的選材與冷卻：由于高（中）頻加熱原理是主要利用渦流效應產生熱量，另外與磁滯效應、趨膚效應、邊緣效應等共同作用，使金屬物體的溫度急速升高，實現快速加熱的目的。

由于工件在兩平行管上被推入加熱圈內，工件在加熱的同時，兩平行軸也將被加熱升溫，這將大大降低其使用壽命。因此，定位一側用兩根高耐熱的陶瓷管，加熱圈就固定在這兩根陶瓷管上。另一根軸采用不銹鋼空心設計，一是由于不銹鋼材料對渦流效應不敏感，二是工件加熱時，管內可通水進行冷卻。

2.3 調節機構

由于棒料直徑在Φ20～Φ80mm范圍內變動，故棒料放在兩支承管上的中心高度也將隨之變化。為了能保證氣缸推力能保持在棒料中心，氣缸底座必須有上下可調余量（>30 mm）。故，選用制造相對簡單，已標準化的齒輪齒條機構和導柱導套運動實現導向調整。為了調整方便可選用m=1，z=17，齒條長度為50 mm的嚙合機構。

同時，兩支承管的中心距也需要隨之而變化。為了滿足棒料直徑變化后的定位要求，兩軸平行間距可調為0～50 mm，這一功能由絲桿螺母機構實現。其中陶瓷管安裝底板固定，不銹鋼管安裝底板與螺母固定，轉動絲桿即可實現調節。

3 基本參數的確定

（1）氣缸負載力計算。

由推料時工件與支承架是滑動摩擦可得：

F=μW

式中：μ為摩擦系數，一般取0.2～0.3

W為工件重力

W=3.14×42×12×7×7.8=33kg

F=0.3×33×9.8=97N

（2）氣缸內徑的計算。

D=（4F/πηp）-2

=（4×97/3.14×0.7×0.6）-2

=17.14mm

式中：取η=0.7

經圓整取D=25 mm

一般取d/D=0.2～0.3

所以：d=（0.2～0.3）×25

=5～7.5mm

經圓整取d=10mm

（3）氣缸的其他參數。

由于棒料長度不一，氣缸的行程也應隨之改變，故選用接近式感測限位，兩端帶有可調緩沖；因生產場地粉塵較少，可不加防護照；安裝方式采用支架安裝，支架固定在氣缸底板上。

（4）氣缸型號確定。

根據實際工作條件及以上參數選擇5/2直接控制式氣缸，考慮氣缸操作的頻繁性，選擇費斯托氣缸其型號為：

DSNU-25-200-PPV-A

（5）氣動控制回路。

本裝置的工進由氣缸正常工作保證，其快退功能的實現，則需在后退排氣回路中加入快速排氣閥，兩者共同組成氣動控制回路，見圖4。

（6）空壓機的選擇。

由于小型空壓機的輸出壓力有0.8 Mpa>0.6 Mpa，故氣缸的氣源任選一臺空壓機均可。

4 電氣控制

（1）電氣控制：各元件動作見下表1。

（2）電氣控制圖見圖5。

（3）其他零件部件及裝配程序不再一一贅述。

5 結語

該裝置設計和制作得到了學校和廠里專家的大力支持，真正解決了加熱不一致的問題，擴大了裝置送料范圍；制作成本不高，裝置外形小巧，由一臺小型空壓機就實現了工件加熱加工的自動化批量生產，工人的勞動強度大在降低，實際生產效率較以前提高了近兩倍，且安裝和維護十分方便，可以進行批量生產。

由于經驗和專業能力方面的不足，本裝置還有很多需要改進的方面，望各位專家、老師在審核時給予指正和意見。

參考文獻

[1] 陳立群主編.液壓傳動與氣動技術[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2012.

[2] 牛慧君.壓力機自動送料裝置系統的探討[J].網絡財富，2009（10）.

[3] 蒙帥甫.切管自動送料裝置的設計[J].科技信息，2012（31）：74.endprint