氣門錐面磨床全自動氣動送料系統設計

趙　雷，張　華

(重慶機電職業技術學院，重慶402760)

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氣門錐面磨床全自動氣動送料系統設計

趙雷，張華

(重慶機電職業技術學院，重慶402760)

摘要：設計了一種氣門錐面磨床送料系統，采用機械手自動送料，使氣門錐面磨削加工過程中定位準確，提高了加工質量。同時降低了工人的勞動強度，大大提高了生產效率，而且解決了工人在手持氣門輸送過程中容易受傷的難題，提高了生產過程的安全性。

關鍵詞:氣門錐面磨自動送料氣動系統

0引言

氣門是發動機工作過程中密封燃燒室和控制發動機氣體交換的密封件，是保障發動機動力性、經濟性、可靠性的重要部件。氣門上的錐面是與氣門座圈的配合面，是氣門最主要的配合面，其工作狀態直接影響到發動機的輸出功率。而氣門錐面的加工質量是保證氣門工作狀態良好的最基礎因素。

氣門加工屬于大批量生產，加工質量很大程度上取決于機床的精度與剛性，而機床較高的生產效率則是滿足大批量生產的前提，氣門錐面磨削工序中，定位與夾緊通常采用安裝在主軸上的三點支撐或雙錐頂夾工裝，或采用彈簧夾頭手動夾緊，裝夾過程手動操作，自動化程度較低，導致氣門加工過程中定心不準，質量不穩定；而且通常情況下氣門的裝卸料操作大都由人工手動完成，操作人員動作頻率高，勞動強度大。由于氣門的生產規模屬于大批量生產，機床自動化程度相對較高，生產節拍時間短，裝卸料操作更加頻繁，且隨著經濟的發展，人力資源成本越來越高，人們對自動化生產的需求也就隨之逐步提高，由人工進行裝卸料作業的狀況已無法適應生產要求。

本文設計的氣門錐面磨床全自動氣動送料系統是與重慶永豐精銳氣門有限公司校企合作的項目，可實現機械手自動上料、下料，運行穩定，效率高。

1.分料氣缸；2.接料氣缸；3.機械手小臂；4.底座；5.氣門；6.推料氣缸；7.砂輪；8.伸縮臂；9.伸縮氣缸；10.機械手大臂；11.擺臂氣缸；12.料倉。圖1　氣動送料系統三維實體造型圖

1氣動送料系統結構

圖1為全自動氣動送料系統的三維實體造型圖，機械結構主要有機身、料倉、機械手小臂、機械手大臂、推料裝置等五個部分[1-2]，共使用了5個氣動執行元件，接料氣缸2伸縮可控制機械手小臂轉動，將分料氣缸1從料倉分離出來的單個氣門卡住，向下旋轉60°，擺臂氣缸11伸縮可控制機械手大臂轉動，機械手大臂帶動伸縮氣缸9轉動到氣門上方，并且伸縮氣缸9縮回，將伸縮臂8推出，伸縮臂下方的彈簧夾頭夾住氣門，將氣門送至磨床加工口，推料氣缸6將其推入，進行錐面磨削加工。

2氣動送料系統工作過程

圖2　氣門錐面磨床全自動送料工作循環圖

5個氣缸的初始狀態如圖1所示，分別為：分料氣缸縮回、接料氣缸縮回、擺臂氣缸縮回、伸縮氣缸伸出、推料氣缸縮回。完成一個循環的氣門錐面磨削自動送料的工作過程如圖2所示。為了使整個加工過程具有節奏性，動作銜接流暢，在分料氣缸伸出的同時啟動5 s的延時繼電器[3]，縮回的同時同樣也啟動5 s的延時繼電器，在伸縮氣缸第二次縮回，即準備將氣門送至磨床加工口時，將接料氣缸縮回至初始狀態[4-6]。

3送料系統氣動回路設計

氣門錐面磨床全自動送料系統氣動回路圖如圖3所示[7]。共使用5個氣缸，4個二位五通單電控電磁閥。伸縮氣缸垂直放置，突然斷電或者緊急制動時，由于重力作用氣缸活塞會下滑，所以選用了三位五通雙電控換向閥，中位機能為“O”型，各油口全部關閉，氣缸鎖緊。

圖3　氣門錐面磨床全自動送料系統氣動回路圖

回路中共使用了7個傳感器[8]，完成每個動作的電磁鐵通斷電情況及信號來源如表1所示。按下啟動按鈕，傳感器2B1檢測接料氣缸是否到位，若接料氣缸到位，則分料氣缸動作，分出單個氣門，由接料氣缸送至動作5，接料氣缸伸出到位，傳感器2B2發出信號，擺臂氣缸伸出，帶動機械手大臂旋轉，伸縮氣缸伸縮，將氣門夾住，擺臂氣缸再縮回，機械手臂旋轉回去，這時需要擺臂氣缸上的內極限傳感器3B1和錐面磨床加工完上一個氣門的傳感器同時發出信號，伸縮氣缸才縮回，將氣門送至加工口，同時接料氣缸也縮回。傳感器4B1、3B1同時發出信號，推料氣缸伸出，將氣門推入磨床加工口，進行加工。

表1　電磁鐵動作順序表

4結論

本文設計的氣門錐面磨床送料系統，采用機械手自動送料，無需再由人工輸送氣門，降低了工人的勞動強度，提高了生產效率，而且解決了工人在手持氣門輸送過程中容易受傷的難題，提高了生產過程的安全性。產品經實際使用后，企業反映效果良好，運行穩定、高效，大大降低了成本。

參考文獻

[1]聞邦椿. 機械設計手冊單行本：氣壓傳動與控制:第5版[M].北京：機械工業出版社，2015.

[2]詹友剛.Pro/ENGINEER野火版5.0機械設計教程[M].北京：機械工業出版社，2015.

[3]許翏.電氣控制與PLC應用:第4版[M].北京：機械工業出版社，2015.

[4]左健民.液壓與氣壓傳動:第4版[M].北京：機械工業出版社，2014.

[5]SMC(中國)有限公司.現代實用氣動技術[M].北京：機械工業出版社，2014.

[6]廖友軍，余金偉.液壓傳動與氣動技術[M].北京：北京郵電大學出版社，2013.

[7]德國FESTO公司.FluidSIM Pneumatics仿真設計軟件.

[8]許磊.傳感器技術與應用[M].北京：高等教育出版社，2014.

中圖分類號：TH138.7

文獻標識碼：A

文章編號：1002-6886(2016)03-0066-03

作者簡介：趙雷(1978- )，女，遼寧鞍山人，碩士，就職于重慶機電職業技術學院自動化系，講師，研究方向：機械設計制造及其自動化。

收稿日期：2015-11-05

Design of an pneumatic automatic feeding system for valve cone grinders

ZHAO Lei, ZHANG Hua

Abstract:We designed a feeding system for valve cone grinders. It improved the processing quality by adopting a robotic arm for automatic feeding, which can realize accurate location in the valve cone grinding process. Meanwhile, it reduced the labor intensity of workers, greatly improved the production efficiency, and solved the problem that the workers were easy to get hurt when carrying out the valve, so that ensured the safety of the production process.

Keywords:valve; cone grinding; automatic feeding; pneumatic system