淺談軸瓦沖唇設(shè)備自動上料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

羅濤，李雪山

（264006 山東省 煙臺市 煙臺工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院）

0 引言

進(jìn)入新世紀(jì)以來，我國經(jīng)濟(jì)迎來了一個快速發(fā)展的新時期，汽車行業(yè)的發(fā)展尤為突出。隨著人民生活水平的不斷提高，社會汽車的保有量快速增加，客觀上要求汽車零部件的生產(chǎn)耗時短、效率高、降低勞動強(qiáng)度和提高安全性。目前很多企業(yè)的軸瓦沖唇設(shè)備是手動定位進(jìn)行沖壓，存在耗時長、生產(chǎn)加工過程中危險(xiǎn)度大、工人勞動強(qiáng)度大和生產(chǎn)效率低等問題。本文針對手動定位唇設(shè)備存在的不足，設(shè)計(jì)了自動上料機(jī)構(gòu)。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

目前國內(nèi)大多企業(yè)采用的是沖壓加工或銑削加工，沖唇加工所用的設(shè)備發(fā)展緩慢并且自動化程度較低。采用沖壓加工定位唇時，大多采用手動操作，通過操作工人手動將軸瓦放入定位唇?jīng)_壓模具中進(jìn)行定位加工。手動定位操作會存在以下問題：設(shè)備完全依靠操作人員手工操作，生產(chǎn)效率低；產(chǎn)品尺寸的一致性難以保證，手動操作進(jìn)行定位裝夾，重復(fù)定位精度低，公差的穩(wěn)定性差；工人手動操作危險(xiǎn)性大，容易出現(xiàn)工傷事故。我國目前還面臨著諸如用工難、工人工資高、人員流動性大、高的質(zhì)量技術(shù)要求和安全生產(chǎn)需求等問題。企業(yè)目前迫切需要進(jìn)行技術(shù)革新，急需盡快研制出自動化程度高、安全性高、性價比高的軸瓦沖唇自動上料機(jī)構(gòu)，以便更好地實(shí)現(xiàn)整個生產(chǎn)線的自動化加工。

在應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對機(jī)床結(jié)構(gòu)和形狀改進(jìn)優(yōu)化設(shè)計(jì)方面，美國Iowa 州立大學(xué)的Mance J 教授與ISU 的學(xué)者Yeh T P 做了深入研究；在自動控制技術(shù)應(yīng)用于機(jī)床動態(tài)控制相結(jié)合應(yīng)用中，Cahtoli 大學(xué)Bianchi G 教授做了大量研究。在汽車零部件制造業(yè)，歐美發(fā)達(dá)國家所用的生產(chǎn)加工設(shè)備在自動化程度、生產(chǎn)效率和精度方面都較高。

2 整體設(shè)計(jì)

實(shí)地調(diào)研了現(xiàn)有的軸瓦定位唇加工企業(yè)，并查閱了國內(nèi)外軸瓦沖唇設(shè)備現(xiàn)有技術(shù)特點(diǎn)和發(fā)展趨勢的相關(guān)文獻(xiàn)，結(jié)合企業(yè)目前的生產(chǎn)狀況及生產(chǎn)需求，提出本次軸瓦沖唇設(shè)備自動上料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，并進(jìn)行了企業(yè)專家的研討和論證，確定了最終的設(shè)計(jì)方案，對自動化軸瓦沖唇自動上料機(jī)構(gòu)的功能進(jìn)行了分析，確定了主要的參數(shù)，擬定軸瓦自動沖唇設(shè)備自動上料機(jī)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)方案。確定結(jié)合軸瓦生產(chǎn)加工自動生產(chǎn)線的實(shí)際情況，采用傳送帶來實(shí)現(xiàn)軸瓦沖唇的上料，將現(xiàn)有的沖床與傳送帶進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，設(shè)計(jì)了專用的搖臂連桿機(jī)構(gòu)。軸瓦在傳送帶上傳送過來后，通過搖臂連桿機(jī)構(gòu)將軸瓦帶入到?jīng)_唇模具中，進(jìn)行沖唇加工，從而實(shí)現(xiàn)了軸瓦沖唇的自動上料。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

如圖1 所示，采用斜楔結(jié)構(gòu)將沖床沖頭的垂直運(yùn)動轉(zhuǎn)化為水平的沖壓運(yùn)動。在自動上料結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)上，經(jīng)過反復(fù)的論證實(shí)驗(yàn)，考慮到現(xiàn)有沖床的沖壓運(yùn)動是垂直的上下運(yùn)動，對于形狀為半圓形的軸瓦較難實(shí)現(xiàn)自動上料，經(jīng)過多方查找資料及現(xiàn)場考察學(xué)習(xí)，決定采用水平方式送料。考慮到?jīng)_唇的位置，需將現(xiàn)有沖床沖頭的垂直運(yùn)動轉(zhuǎn)化為水平的沖壓運(yùn)動，設(shè)計(jì)采用斜楔結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，這樣能夠更方便實(shí)現(xiàn)自動送料。經(jīng)過詳細(xì)的設(shè)計(jì)、計(jì)算及運(yùn)動仿真，確保沖壓定位的準(zhǔn)確性，對斜楔傳遞機(jī)構(gòu)和沖頭進(jìn)行了有限元分析，確保該機(jī)構(gòu)的使用壽命能夠滿足要求。

圖1 斜楔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖Fig.1 Design drawing of inclined wedge structure

3.2 隨動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

采用搖臂連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自動上下料。為了實(shí)現(xiàn)沖床自動跟隨上料的功能，設(shè)計(jì)采用搖臂連桿結(jié)構(gòu)進(jìn)行上料隨動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，如圖2 所示。設(shè)計(jì)過程中，通過進(jìn)行三維建模及運(yùn)動仿真的模擬，以及詳細(xì)設(shè)計(jì)、計(jì)算搖臂連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及相關(guān)參數(shù)，確保自動送料的準(zhǔn)確性[5]。

圖2 上料隨動機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)圖Fig.2 Design drawing of feeding follow-up mechanism

3.3 防護(hù)裝置

在設(shè)備關(guān)鍵部位與危險(xiǎn)部位均設(shè)計(jì)有自動防護(hù)報(bào)警裝置，使設(shè)備操作更加安全可靠[6]。

4 結(jié)語

進(jìn)入21 世紀(jì)以來，機(jī)械加工過程中對自動化和智能化的需求越來越高，自動化生產(chǎn)加工已成為一種必然趨勢。軸瓦沖唇設(shè)備自動上料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，很好地解決了軸瓦自動沖唇工序中自動上料的問題，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)軸瓦自動生產(chǎn)線的全自動化生產(chǎn)加工提供了可能。