一種全自動(dòng)活塞“絲網(wǎng)”印刷生產(chǎn)線設(shè)計(jì)

摘 要 本文對(duì)“絲網(wǎng)印刷”的特點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，將“絲網(wǎng)印刷”技術(shù)運(yùn)用于活塞的耐磨樹(shù)脂涂層的加工，設(shè)計(jì)出了一套全自動(dòng)活塞“絲網(wǎng)”印刷生產(chǎn)線設(shè)備。該生產(chǎn)線操作簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，成本低廉，一次成型好，有效改進(jìn)了活塞的涂層加工工藝，保證了活塞的耐磨性，提高了其使用壽命。

關(guān)鍵詞 絲網(wǎng)印刷 活塞 系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TH138文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1“絲網(wǎng)印刷”特點(diǎn)

近年來(lái)，汽車產(chǎn)業(yè)的不斷興起，導(dǎo)致生產(chǎn)供應(yīng)出現(xiàn)井噴式增長(zhǎng)，“活塞”作為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中一個(gè)重要的工作零件，其工作時(shí)需要承受高溫高壓，要求零件具有足夠的強(qiáng)度與耐磨性，為了延長(zhǎng)“活塞”的使用壽命，通常會(huì)在其表面增加耐磨樹(shù)脂涂層，以降低與活塞內(nèi)孔的摩擦力，減少磨損。活塞涂層的加工有好幾種方法，就目前的生產(chǎn)工藝而言，采用“絲網(wǎng)印刷”是最經(jīng)濟(jì)高效的一種手段。

“絲網(wǎng)印刷”是將絲織物、合成纖維織物或金屬絲網(wǎng)繃在網(wǎng)框上，采用手工刻漆膜或光化學(xué)制版的方法制作絲網(wǎng)印版。其設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便，印刷、制版簡(jiǎn)易且價(jià)格低廉，適應(yīng)性強(qiáng)。由于絲網(wǎng)版柔軟，所需印刷壓力小，可進(jìn)行曲面，凹面，紡織品，玻璃， 陶瓷，金屬表面均可印刷。

2全自動(dòng)活塞“絲網(wǎng)”印刷生產(chǎn)線設(shè)計(jì)

本課題所研究設(shè)計(jì)了一種全自動(dòng)活塞“絲網(wǎng)”印刷生產(chǎn)線，該設(shè)備具有操作簡(jiǎn)單，生產(chǎn)率高，成本低廉，一次成型質(zhì)量好等若干優(yōu)點(diǎn)。所設(shè)計(jì)的整套生產(chǎn)線由以下9個(gè)模塊組成：（1）活塞進(jìn)給系統(tǒng);（2）活塞定位系統(tǒng);（3）攝像檢測(cè)系統(tǒng);（4）活塞方位調(diào)整系統(tǒng);（5）活塞取放系統(tǒng);（6）四工位轉(zhuǎn)盤系統(tǒng);（7）活塞印刷系統(tǒng);（8）活塞出料系統(tǒng);（9）控制系統(tǒng)。下面對(duì)每個(gè)模塊分別進(jìn)行介紹。

2.1活塞進(jìn)給系統(tǒng)

采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，鏈板為間歇運(yùn)動(dòng)，光電檢測(cè)控制轉(zhuǎn)停，鏈板上裝好隨行夾具，將清洗后的活塞放入隨行夾具（如圖1所示），活塞到指定工位進(jìn)行定位，下一工位拍照確認(rèn)擺放位置（是否放反），并將放反旋轉(zhuǎn)信號(hào)給機(jī)械手，機(jī)械手根據(jù)輸入信號(hào)進(jìn)行夾取旋轉(zhuǎn)將活塞擺放正確，到下一工位等待機(jī)械手抓取，依次進(jìn)行。隨形夾具間距250mm左右（限于空間，不宜過(guò)大），鏈板單次運(yùn)送時(shí)間約2s，運(yùn)動(dòng)速度約0.1m/s，必須保證工件平穩(wěn)運(yùn)行。考慮到安裝空間需求，各個(gè)工位之間預(yù)留一個(gè)空工位。當(dāng)然，活塞進(jìn)給系統(tǒng)也可采用遞進(jìn)式傳遞方式，其原理如圖2所示。

2.2活塞定位系統(tǒng)

該系統(tǒng)包括一個(gè)夾持氣缸，一對(duì)安裝于夾持氣缸上可夾持活塞側(cè)圓柱面的V型塊，一對(duì)可夾持活塞側(cè)平面的平行塊，平行塊位于V型塊下方且與V型塊通過(guò)彈簧相連接。平行塊先與活塞銷孔的側(cè)平面接觸，保證活塞周向角度，再通過(guò)V型塊夾持活塞頭部，保證活塞周向的位置。平行塊與V型塊通過(guò)彈簧連接，從而能夠適應(yīng)不同直徑大小和側(cè)平面寬度的活塞。具體原理如圖3所示。

2.3攝像檢測(cè)系統(tǒng)

采用視覺(jué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)特征點(diǎn)所處區(qū)域位置進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，具體檢測(cè)原理如圖4所示。

首先，對(duì)特征點(diǎn)在要求位置的樣件（樣件位置正確）進(jìn)行拍照;之后選取定義特征點(diǎn)，系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)特征點(diǎn)進(jìn)行學(xué)習(xí)及區(qū)域定位;運(yùn)行識(shí)別系統(tǒng)，系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別所有產(chǎn)品特征點(diǎn)位置，并與樣件位置進(jìn)行比較;輸出邏輯判斷信號(hào)，完成識(shí)別過(guò)程。由于是對(duì)樣件進(jìn)行自定義學(xué)習(xí)，所以對(duì)產(chǎn)品類型及特征點(diǎn)類型有極強(qiáng)的適應(yīng)能力，可以滿足不同尺寸產(chǎn)品，不同形狀或尺寸特征點(diǎn)的識(shí)別及位置判斷。對(duì)于同類型產(chǎn)品，只需學(xué)習(xí)一次，非常便于用戶操作。

2.4活塞方位調(diào)整系統(tǒng)

方向調(diào)整系統(tǒng)（如圖5）由豎直方向伺服、180靶住⑷薪羝鬃槌傘I弦還の慌惱障低辰枷翊斫峁蕕椒較虻髡低常較虻髡低癡攵孕枰墓ぜ？80靶？

2.5活塞取放系統(tǒng)

由上料機(jī)械手、定位機(jī)械手和下料機(jī)械手組成。其中，上料機(jī)械手與下料機(jī)械手結(jié)構(gòu)形式一致，故以上料機(jī)械手為例進(jìn)行說(shuō)明。上料機(jī)械手由夾持氣缸，伺服進(jìn)給，旋轉(zhuǎn)氣缸組成，如圖6所示。上料時(shí)活塞到達(dá)上料工位，定位機(jī)械手直線氣缸伸出，夾持氣缸夾緊氣缸下方平行平面進(jìn)行氣缸二次定位，上料機(jī)械手下行并夾緊活塞，定位機(jī)械手退回原位，上料機(jī)械手上行，旋轉(zhuǎn)氣缸轉(zhuǎn)動(dòng)，將工件送到旋轉(zhuǎn)圓盤4工位夾具系統(tǒng)。夾持氣缸最大限度為通用本技術(shù)方案所規(guī)定的活塞尺寸。

2.6四工位轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)

伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤間歇式轉(zhuǎn)動(dòng)，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)印刷夾具轉(zhuǎn)動(dòng)。活塞印刷夾具按工件規(guī)格制作，采用快裝快拆結(jié)構(gòu)，并保證安裝牢固，精度高，存貯方便。印刷夾具內(nèi)設(shè)滾輪卡子，卡住位置在機(jī)構(gòu)死點(diǎn)附近以提供最大夾持力，保障系統(tǒng)的穩(wěn)定性，具體如圖7所示。上料機(jī)械手上料時(shí)，頂針頂住印刷夾具中心推桿，機(jī)械手將活塞套在印刷夾具上，頂針退出，滾輪卡子將活塞完全固定，機(jī)械手夾持氣缸放松，機(jī)械手歸位進(jìn)行下一次取料。轉(zhuǎn)盤上的夾具用防轉(zhuǎn)鎖死，防止夾具隨意轉(zhuǎn)動(dòng)，離合與活塞接觸后用專用氣缸解鎖，保障活塞印刷順利進(jìn)行。采用合理的離合裝置，在保證穩(wěn)定性的同時(shí)提供最高精度的印刷質(zhì)量。

2.7活塞印刷系統(tǒng)

印刷設(shè)備是配套公司主營(yíng)產(chǎn)品，設(shè)備質(zhì)量穩(wěn)定可靠，此處不再贅述。

2.8活塞出料系統(tǒng)

出料輸送帶與鏈傳動(dòng)或遞進(jìn)式間歇性進(jìn)料系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，同時(shí)轉(zhuǎn)停。將印刷好的活塞送出印刷設(shè)備，進(jìn)入干燥爐。

2.9控制系統(tǒng)

人機(jī)界面，多模板儲(chǔ)存，不同產(chǎn)品尺寸，只需輸入活塞直徑，自動(dòng)調(diào)整印刷行程及高度。

3結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目所設(shè)計(jì)的全自動(dòng)活塞“絲網(wǎng)”印刷生產(chǎn)線是以精密伺服電機(jī)和高穩(wěn)定氣動(dòng)源件為動(dòng)力，通過(guò)電動(dòng)和氣動(dòng)使之成機(jī)械運(yùn)動(dòng)，完成工件全自動(dòng)輸送、印刷交替動(dòng)作。本項(xiàng)目方案經(jīng)過(guò)論證，結(jié)構(gòu)合理，動(dòng)作準(zhǔn)確穩(wěn)定，速度快，功能齊全，操作簡(jiǎn)單方便。預(yù)期能完成每10s印刷一只直徑在100～150mm的合格活塞，而且設(shè)備能夠記錄產(chǎn)品的生產(chǎn)數(shù)量、模板和刮條的印刷數(shù)量。

基金項(xiàng)目：本課題項(xiàng)目來(lái)源：2018年度高校國(guó)內(nèi)訪問(wèn)學(xué)者“教師專業(yè)發(fā)展項(xiàng)目”——“一種全自動(dòng)活塞“絲網(wǎng)”印刷生產(chǎn)線設(shè)計(jì)”，（項(xiàng)目編號(hào)：FX2018143）。

作者簡(jiǎn)介：陳曉（1983-）男，漢族，浙江臺(tái)州人，研究生，臺(tái)州科技職業(yè)學(xué)院，講師。研究方向：機(jī)械CAD/CAM。

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