一種重型工件自動翻轉機設計

李春雷，陳建勝

（蘇州工業職業技術學院精密制造工程系，江蘇 蘇州215104）

經調研，發現企業中有一種重型工件按照常規的生產流程，其頂面和底面都必須進行檢驗，因此為了能夠進行詳細徹底的檢驗，需要對重型工件進行翻轉。而現有重型工件的翻轉工作全部由人工利用行車進行吊裝后完成，不僅勞動強度大，危險性極高，而且人工翻轉無法保證重型工件的位置精度，檢驗效率低[1]。針對這一難題，設計了一種重型工件自動翻轉機（專利號201621292641.X）。

1 結構組成

機器的整體組成結構如圖1所示，其由底部支座1，電氣控制柜2，控制盒28，啟動按鈕29、復位按鈕30，停止按鈕31，重型工件10，安全柵欄27，可調支撐腳33，加固梁32等組成。

圖1 整體結構的正面立體圖

兩臺翻轉裝置的位置關系及其結構如圖2所示，其由工作臺3，移動板7，伺服電機23，同步主動輪25，同步帶26，同步從動輪22，導軌6，壓緊液壓缸安裝板13，旋轉板11，軸承座8，旋轉軸9，支撐柱12，壓緊板15，壓緊液壓缸14組成。

圖2 兩臺翻轉裝置的位置關系及其結構圖

翻轉裝置正面的具體結構如圖3所示，其由伺服電機安裝板24、滾珠絲杠20、滾珠絲杠安裝座21、壓緊液壓缸14、壓緊板15、墊板4、導軌滑動座5等組成。

圖3 翻轉裝置的正面立體圖

翻轉裝置反面的具體結構如圖4所示，其由翻轉液壓缸連接座18、翻轉液壓缸安裝板16、翻轉液壓缸17、移動板螺母座19、滾珠絲杠20、滾珠絲杠安裝座21等組成。

圖4 翻轉裝置的反面立體圖

2 工作原理

在操作員檢驗完重型工件10的頂面后，走到安全柵欄27外面，按下電氣控制柜2上位于控制盒28上的啟動按鈕29，翻轉裝置開始翻轉工作，具體包括以下步驟：

右側的工作臺3上的伺服電機23開始工作，通過同步主動輪25、同步帶26、同步從動輪22帶動滾珠絲杠20旋轉，驅動移動板螺母座19帶動移動板7向左移動，移動到位置后伺服電機23停止工作，移動板7停止移動；然后右側的翻轉液壓缸17開始工作，通過翻轉液壓缸連接座18推動旋轉板11向上翻轉，當旋轉板11翻轉到豎直位置后，翻轉液壓缸17停止工作；此時左側的工作臺3上的壓緊液壓缸14開始工作，推動壓緊板15向右伸出，將重型工件10夾緊在支撐柱12上；然后左側的工作臺3上的伺服電機23開始工作，通過同步主動輪25、同步帶26、同步從動輪22帶動滾珠絲杠20旋轉，驅動移動板螺母座19帶動移動板7向右移動，移動到位置后伺服電機23停止工作，移動板7停止移動；緊接著左側的翻轉液壓缸17開始工作，通過翻轉液壓缸連接座18推動旋轉板11翻轉，旋轉板11翻轉到豎直位置后，翻轉液壓缸17停止工作。

此時重型工件10的一半位于左側的工作臺的支撐柱12上，另一半位于右側的工作臺的支撐柱12上；接下來左側的工作臺3上壓緊液壓缸14開始工作，向上收回壓緊板15；右側工作臺3上壓緊液壓缸14開始工作，推動壓緊板15向下伸出，將重型工件10夾緊在支撐柱12上；左側的工作臺3上的伺服電機23開始工作，通過同步主動輪25、同步帶26、同步從動輪22帶動滾珠絲杠20旋轉，驅動移動板螺母座19帶動移動板7向左移動，移動到位置后伺服電機23停止工作，移動板7停止移動；左側的工作臺上的翻轉液壓缸17開始工作，通過翻轉液壓缸連接座18推動旋轉板11翻轉，旋轉板11翻轉到水平位置后，翻轉液壓缸17停止工作。

此時右側的工作臺3上的伺服電機23開始工作，通過同步主動輪25、同步帶26、同步從動輪22帶動滾珠絲杠20旋轉，驅動移動板螺母座19帶動移動板7向右移動，移動到位置后伺服電機23停止工作，移動板7停止移動；右側的工作臺上的翻轉液壓缸17開始工作，通過翻轉液壓缸連接座18推動旋轉板11翻轉，旋轉板11翻轉到水平位置后，翻轉液壓缸17停止工作。

此時重型工件10已經完成翻轉，底面朝上；操作員走到安全柵欄27里面檢驗工件的底面；完成后走到安全柵欄27外，按下電氣控制柜2上位于控制盒28上的復位按鈕30，右側的工作臺3上的壓緊液壓缸14開始工作，收回壓緊板15，最后利用行車將完成檢驗的重型工件10吊走[2-5]。

3 結束語

為了解決實際工作中重型工件翻轉困難這一難題，設計了一款能夠實現重型工件自動翻轉的機器。使用UG軟件對機器的電氣柜、安全柵欄和翻轉裝置進行了三維結構設計。此重型工件自動翻轉機的特點是：（1）通過電氣控制柜可實現全自動控制，操作簡單，作業員只需在完成零件頂面檢驗后，按啟動按鈕即可實現重型工件的翻轉，大大降低了勞動強度，減少了生產成本；（2）一次工作循環即可完成重型工件的夾緊、移動、翻轉三個工序，翻轉精度高，大大提高了檢驗效率；（3）在工作區外圍設置安全柵欄，操作人員在安全柵欄外操作，遠離工作區，大大提高了安全性；（4）工作臺尺寸為 1 000 mm×800 mm×340 mm，底部支座尺寸為2 200 mm×980 mm×70 mm，均選用70 mm×70 mm方管鋼材組裝而成，不僅整體強度高，而且符合人機工程；（5）安全柵欄底部設有可調支撐腳，方便調節高度，電氣控制柜和控制盒放在安全柵欄外，人員操作時與工作區隔離，保證了操作人員的安全，布局合理。通過詳細的工作原理分析，結果表明該機器的結構合理，具有很強的實用性。現已申請獲得了專利，今后可試制樣機，進一步完善并推廣使用。

參考文獻：

[1]孫 恒，陳作模.機械原理[M].北京：高等教育出版社，2014.

[2]濮良貴，陳國定.機械設計[M].北京：高等教育出版社，2013.

[3]郭志忠，黃慶會.UG NX 10產品設計基礎[M].杭州：浙江大學出版社，2016.

[4]陳乃峰.UG NX三維設計案例教程[M].北京：清華大學出版社，2013.

[5]沈春根.UG NX 8.5有限元分析入門與實例精講[M].北京：機械工業出版社，2015.