細管件端部成型過程方案設計

姜稀臏 夏強 牟雪健 王燕濤

摘 要：目前，細管件端部成型加工的自動化水平較低，需要人工，生產效率一般。本文提出設計自動化水平較高的細管件端部成型設備來實現細管的加工，來提高加工質量和加工效率，向智能化、多樣化方向發展。該裝置在保證加工質量的前提下，通過不斷完善改進定位夾緊機構和運料機構來提高加工精度和加工效率，從而實現裝置運作的自動化。

關鍵詞：細管件端部成型;定位夾緊;運料;自動化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.04.027

1 引言

當今社會，隨著汽車制造業的蓬勃發展，對汽車零部件的需求也變得越來越大。尤其是汽車細管等細管件的加工需求，而且對加工設備也提出了更高的要求。設計出自動化水平較高的細管件端部成型設備來完成有關的加工。

根據生產實際，進行新產品研究，理論聯系實際，提高對理論知識的理解。本文根據生產實際，提出細管件端部成型過程方案設計，提高加工效率與質量，實現自動化生產。

2 細管件端部成型過程概念結構設計

在機械產品內是靠若干個執行機構來完成的。機構產品概念設計最終歸結為機械運動方案設計。[2]擬采取思路功能分析—概念模型—虛擬裝配。擬采取的機構包括校直機構、穿帽機構、定位夾緊機構、運料機構、擴孔機構等。思路流程大致如下：校直機構—噴碼—切斷—落料—定位夾緊—運料左移—擴孔—復位釋放—卡槽傳送帶帶動細管運動—細管下落—定位夾緊—運料右移—擴孔—復位下料。

端部成型過程工作原理如下：將細管安放在料盤上，將料頭插進校直機，讓校直機開始運作，細管在校直機校直滾輪的帶動下向前移動，同時料盤轉動上料，細管前伸到穿帽裝置處，噴碼器噴碼，傳感器觸發信號，通過氣缸的帶動，傳感器觸發信號，切斷機工作，將細管切斷，在V型槽的引導下細管落在定位夾緊裝置上，傳感器再次出發信號，此時，右側的推動小氣缸產生動作，將細管推到擴孔機位置處，傳感器觸發信號，將細管夾緊，完成左側的擴孔。擴孔完畢，撥動氣缸動作，將銅管撥下，此時，定位夾緊裝置撤開，細管在自身重力作用下落到帶卡槽的帶上，電機帶動卡槽帶轉動，將細管運送到下一處定位夾緊裝置上，另一個撥動氣缸在傳感器的觸發下向右推動細管，讓細管完成右側的擴孔，撥動氣缸輕輕一撥，定位夾緊裝置撤開，細管落入料槽中，細管擴孔完成。

該方案的概念結構示意圖如圖1，2所示。

2.1 校直機構結構設計

校直機的主要作用是把不規則的或者彎曲的型材通過校直形成規則新材料，一般針對的材料主要有有色金屬、非有色金屬建筑材料、特種鋼材、建筑材料等。所以，業界有時候也會直接按照不同的材料來區別校直的類型。

優質的校直機械，都要具備最基本的特點：性能穩定、切斷誤差小、能耗低、故障率低。這些對于每一款校直機設備來說，都是十分重要的，直接關乎的設備的壽命。另外，校直機的操作也有較多的講究，針對不同的材料，可以選用合適的校直塊、拽引輪槽及傳動速度。如果校直操作之后有較大的偏差，可調整限位開關或定尺板，直至適合為止。還有就是機械上不準堆放物體，以防止機械振動物體落入機體。

校直機是針對軸桿類產品在熱處理后發生彎曲變形而設計的自動檢測校直裝置，它是一種集機械、電氣、液壓、氣動、計算機測控分析為一體的高科技產品，具有優良技術性能，集中體現在測量精度高，生產節拍快，工件適應能力強等優點，對軸桿類工件的純圓截面、D型截面以及齒輪或花鍵的分度圓等部位的徑向跳動可實現準確測量。其工作原理大致如下：管料或者棒料放在在料盤上，將其插入校直機校直轉輪，此時校直機開始工作，點擊轉動帶動校直輪轉動，從而使管料或者棒料向前進給，一次通過若干豎直校直輪。然后又通過若干水平校直輪，完成校直。擬采用現有的校直機來實現管料校直。

2.2 定位夾緊機構結構設計

定位夾緊機構是通過該裝置保證細管的準確定位，對準擴孔機。當細管被切斷落下時，需要定位夾緊裝置對細管限位，防止其掉落，讓細管停留在一個與擴孔機入口在相對位置上相對水平的一個平面上，這樣當完全定位時才能保證位置的準確，以免產生較大誤差。

定位夾緊機構需要單獨做成一個有機整體，但要保證其與穿帽裝置和運料裝置的空間位置相對穩定。用到推動氣缸，工裝，V型槽。細管在V型槽的引導下落在工裝上，該工裝起到了定位的作用，傳感器檢測到信號，發出信號，然后另一個氣缸動作，帶動工裝將細管加緊。夾緊時，V型槽的一個面也起到了定位夾緊作用。氣缸通過螺栓安裝在支架上，工裝與氣缸也是通過螺栓相連接的。V型槽卡在支架上。

該定位夾緊裝置的結構如下所述：上板1安裝在鋁型材上，作為定位夾緊裝置的底板，氣缸1安裝在板1上，兩條直線滑軌也安裝在板1上，直線滑軌的滑塊上安裝著板2，板2上安裝著氣缸2和另外兩條直線滑軌。這兩條直線滑軌的滑塊上安裝著板3，板3上安裝的氣缸3和定位工裝。這之間都是通過螺栓連接。V型槽卡在支架板上。

2.3 運料機構結構設計

運料機構的設計主要是用于運送細管，起到很好的過渡連接作用。運料裝置要與定位夾緊裝置相互配合，完成細管的擴孔動作，起到很好的過渡連接作用。根據結構要求，運料機構主要由運送電機、傳送帶、卡槽組成。

當細管被切斷下落時，落在正在轉動的傳送帶上，電機帶動傳送帶，將細管運送到定位夾緊裝置處的上方，然后落到定位夾緊裝置上，完成運料。使用步進電機帶動卡槽傳動帶傳送細管。當細管被切斷下落時，落在正在轉動的傳送帶上，電機帶動傳送帶，將細管運送到定位夾緊裝置處的上方，然后落到定位夾緊裝置上，完成運料。通過卡槽傳送帶的轉動帶動著細管一起運動。能夠較為精確的把細管運送到下一個定位夾緊機構處，完成動作。

2.4 擴孔機構結構設計

擴孔機又稱軋環機，是加工環形鍛件的先進設備，廣泛應用于軸承、工程機械、石油化工、航空航天、發電等工業領域的環形件生產。主要用于對管類零件的擴孔。

擴孔機的工作原理：當管料或者棒料送入擴孔機擴孔處時，傳感器檢測到并發出指令，擴孔機上的夾緊裝置將管料或者棒料夾緊，隨后擴孔機進行擴孔。擴孔機在氣缸的作用下通過一系列的機構之間的相互作用完成對管料或者棒料的擴孔。其作用是對管料或者棒料進行有效擴孔。擬采用現有擴孔機完成管料端部擴孔。

3 結論

本文介紹了細管件端部成型過程設計思路及過程。以設計為基礎，提出了一種細管件端部成型，能夠完成細管的校直、定位夾緊、運料和擴孔。不僅大大提高了勞動生產率， 而且很好地保證和提高了產品的質量，[3]向智能化、自動化方向發展，具有很好的現實指導意義。

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基金項目：國家自然科學基金項目（51541504，51505407）

作者簡介：姜稀臏（1993-），男，山東海陽人，研究生，研究方向：產品創新設計。