高效換熱管矯直鋸切倒角一體成型系統(tǒng)研制

甘 悅

（珠海格力電器股份有限公司 珠海 519070）

引言

空調(diào)的換熱主要是通過高效換熱管完成的，換熱管的性能對空調(diào)的能效起決定性作用[1]。在空調(diào)的整個換熱系統(tǒng)里若高效換熱管的承壓或密封不足將直接影響空調(diào)的換熱效率；管內(nèi)存在雜質(zhì)將進(jìn)入換熱系統(tǒng)，造成系統(tǒng)腐蝕或壓縮機(jī)損壞等質(zhì)量隱患。

目前，在空調(diào)生產(chǎn)過程中，高效換熱管的裝配方式主要為將管從管板上的管板孔內(nèi)穿入，換熱管的端部與管板端面平齊，然后通過脹管器的旋轉(zhuǎn)，使管徑擴(kuò)大，產(chǎn)生塑性變形，從而達(dá)到承壓與密封效果[2]。

若高效換熱管的直線度不合格，將造成裝配困難或無法裝配；長度過長將造成成本的浪費(fèi)及影響水室的安裝，過短又會造成承壓與密封不足，從而造成泄漏；若倒角存在毛刺將造成脹接后密封泄漏及毛刺進(jìn)入換熱系統(tǒng)，造成質(zhì)量隱患。

目前高效換熱管加工過程的矯直、鋸切、倒角、吹掃[3]，主要為手工加工，勞動強(qiáng)度大、自動化程度低，人工操作需精力集中，容易疲勞，加工質(zhì)量狀態(tài)不受控。

采用一體成型系統(tǒng)能有效改善操作的勞動強(qiáng)度，將操作人員從重復(fù)、繁瑣的勞作中解放出來。實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率提升的同時，解決加工質(zhì)量不穩(wěn)問題，提升空調(diào)產(chǎn)品質(zhì)量。

1 行業(yè)現(xiàn)狀

目前，空調(diào)用高效換熱管矯直、鋸切、倒角、吹掃4個加工動作各自成一道工序，且都是通過人工操作完成的。此外，各工序間的物料周轉(zhuǎn)也是通過人工操作完成的，勞動強(qiáng)度大、加工質(zhì)量不受控，造成機(jī)組出現(xiàn)質(zhì)量風(fēng)險高。因此，降低員工的勞作強(qiáng)度、提升產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性勢在必行。

在高效換熱管矯直、鋸切、倒角、吹掃的加工過程中，其主要特點(diǎn)為單支加工；難點(diǎn)在于如何實(shí)現(xiàn)定尺鋸切、一次倒角成型及物料周轉(zhuǎn)等。因此，整個系統(tǒng)研發(fā)涉及如何實(shí)現(xiàn)物料的單支自動上下料、如何完成長度的定尺鋸切、自動倒角及物料周轉(zhuǎn)等問題。因此，一體成型體系包括整體軟硬件設(shè)計及工藝設(shè)計兩大部分。

2 一體成型系統(tǒng)硬件設(shè)計

整個系統(tǒng)主要集成如圖1，主要由上料機(jī)構(gòu)1、矯直設(shè)備2、物料周轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)3、精整設(shè)備4、PLC控制柜5組成。

圖1 系統(tǒng)主要組成

其中，上料機(jī)構(gòu)1可實(shí)現(xiàn)高效換熱管矯直的單支自動上料；物料周轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)3可實(shí)現(xiàn)物料矯直后向精整設(shè)備4的過渡；精整設(shè)備4可實(shí)現(xiàn)高效換熱管的鋸切、倒角、吹掃。

整個系統(tǒng)通過PLC控制柜5的控制實(shí)現(xiàn)聯(lián)動[4]。其工作邏輯關(guān)系為：人工將批量高效換熱管放到上料機(jī)構(gòu)1后，上料機(jī)構(gòu)1將物料自動單支送入矯直設(shè)備2進(jìn)行矯直，矯直完成后通過物料周轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)3實(shí)現(xiàn)物料向精整設(shè)備4的周轉(zhuǎn)，從而完成鋸切、倒角、吹掃。

2.1 上料機(jī)構(gòu)的設(shè)計

上料機(jī)構(gòu)1的主要組成如圖2。其主要作用為實(shí)現(xiàn)矯直的單支自動上料。整個上料機(jī)構(gòu)1主要由頂升氣缸1a、限料氣缸1b、頂料氣缸1c、輸送鏈1d、限料擋板1e、電機(jī)1f、待上料區(qū)1g、預(yù)上料區(qū)1h、上料架1i組成。

圖2 上料架的主要組成

限料氣缸1b位置及行程可根據(jù)加工高效換熱管的不同外徑規(guī)格進(jìn)行調(diào)整，使預(yù)上料區(qū)1g剛好可以容納1支高效換熱管，從而實(shí)現(xiàn)單支預(yù)上料。

限料擋板1e位置可根據(jù)不同的高效換熱管管徑進(jìn)行調(diào)。其作用為使待上料區(qū)1g內(nèi)高效換熱管單支有序排列、避免疊料。

頂料氣缸1c可將待上料區(qū)1g內(nèi)的高效換熱管頂升落入輸送鏈1d內(nèi)。

電機(jī)1f控制輸送鏈1d前進(jìn)，實(shí)現(xiàn)將高效換熱管輸送進(jìn)入矯直設(shè)備2。

2.2 物料周轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計

物料周轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)3主要組成如圖3，其主要作用為完成矯直后物料向精整設(shè)備的周轉(zhuǎn)。整個機(jī)構(gòu)主要由夾緊氣缸3a、行程氣缸3b、擋料氣缸3c、擋板3d組成。

圖3 物料周轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的主要組成

高效換熱管從矯直設(shè)備出來后進(jìn)入物料周轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)3，當(dāng)高效換熱管矯直完成后，夾緊氣缸3a夾緊高效換熱管，行程氣缸3b行程收縮將高效換熱管完全拖入物料周轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)3內(nèi)，緊接著行程氣缸3b將到位信號傳遞給夾緊氣缸3a，夾緊氣缸3a松開高效換熱管，行程氣缸3b恢復(fù)到原始位置。

高效換熱管進(jìn)入物料周轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)3后，擋料氣缸3c帶動擋板3d打開，高效換熱管沿斜面下滑落入精整設(shè)備4的輸送鏈上，從而實(shí)現(xiàn)高效換熱管矯直后向精整設(shè)備4的物料周轉(zhuǎn)。

2.3 精整設(shè)備設(shè)計

精整設(shè)備4的主要組成如圖4，其作用主要為完成高效換熱管的鋸切、倒角、吹掃。主要由輸送鏈4a、夾緊機(jī)構(gòu)4b、吹掃機(jī)構(gòu)4c、倒角機(jī)構(gòu)4d、鋸切機(jī)構(gòu)4e、導(dǎo)軌4f組成。

圖4 精整設(shè)備的主要組成

整個機(jī)構(gòu)可在導(dǎo)軌4f上滑動調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)切換不同長度的高效換熱管進(jìn)行生產(chǎn)。

整個系統(tǒng)由PLC聯(lián)動控制，高效換熱管在各個加工動作間的周轉(zhuǎn)主要通過伺服電機(jī)控制輸送鏈4a步進(jìn)完成的；到達(dá)各個加工位置時，輸送鏈4a停止前進(jìn)，夾緊機(jī)構(gòu)4c將物料夾緊，各個機(jī)構(gòu)進(jìn)行加工，待加工動作完成后，夾緊機(jī)構(gòu)4c松開高效換熱管，輸送鏈4a恢復(fù)前進(jìn)，高效換熱管依次經(jīng)過鋸切機(jī)構(gòu)4e、倒角機(jī)構(gòu)4d、吹掃機(jī)構(gòu)4a完成加工及下料。

3 一體成型工藝設(shè)計

要實(shí)現(xiàn)高效換熱管矯直、鋸切、倒角、吹掃的一體成型，需解決鋸切過程的定尺及如何倒角問題。因此，一體成型工藝主要是通過定尺鋸切、倒角一次成型進(jìn)行研制的。

3.1 定尺鋸切

目前行業(yè)上主要通過手工測量定尺進(jìn)行鋸切的；一體成型要實(shí)現(xiàn)自動化的加工，需解決鋸切長度的自動定尺問題。

通過在鋸切前增加推平機(jī)構(gòu)5，其主要作用為實(shí)現(xiàn)高效換熱管鋸切長度的自動定尺。推平機(jī)構(gòu)的主要組成如圖5，5a為推平氣缸、5b為未推平的高效換熱管、5c為推平擋板、5d為推平后高效換熱管、5e為鋸切鋸片、5f為鋸切后高效換熱管。

推平擋板5c位置可根據(jù)高效換熱管的長度進(jìn)行調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)鋸切不同的長度。推平擋板5c與鋸切鋸片5e的相對距離即為所鋸切下的長度。

3.2 倒角一次成型

目前行業(yè)上主要通過人工操作砂輪進(jìn)行多次內(nèi)外倒角，倒角質(zhì)量不可控。要實(shí)現(xiàn)自動化倒角，需解決管口的多次倒角問題。通過開發(fā)倒角機(jī)構(gòu)從而實(shí)現(xiàn)倒角的一次成型。

倒角機(jī)構(gòu)4d的主要集成如圖6，整個系統(tǒng)主要由倒角裝置4d1、電機(jī)4d2、導(dǎo)軌4d3、行程氣缸4d4組成。

倒角裝置4d1可在電機(jī)4d2帶動下旋轉(zhuǎn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)倒角。此外，倒角裝置4d1上有內(nèi)、外倒角刀，倒角時實(shí)現(xiàn)內(nèi)、外同時倒角。

電機(jī)4d2及倒角裝置4d1可在行程氣缸4d4的帶動下在導(dǎo)軌4d3上滑動，從而實(shí)現(xiàn)進(jìn)行倒角及退出倒角。

加工過程中，高效換熱管到達(dá)倒角位置時，輸送系統(tǒng)6的伺服電機(jī)停止工作，從而使鏈條帶動高效換熱管停止前進(jìn)，同時夾緊機(jī)構(gòu)夾緊高效換熱管。此時，電機(jī)4d2啟動帶動倒角裝置4d1旋轉(zhuǎn)。然后行程氣缸4d4推動電機(jī)4d2與倒角裝置4d1前進(jìn)至管口處進(jìn)行倒角。倒角完成后，行程氣缸4d4帶動電機(jī)4d2與倒角裝置4d1后退，同時夾緊機(jī)構(gòu)打開，輸送系統(tǒng)6的伺服電機(jī)恢復(fù)工作，通過輸送鏈帶動高效換熱管前進(jìn)。重復(fù)以上動作，實(shí)現(xiàn)高效換熱管的連續(xù)倒角。

圖6 倒角系統(tǒng)主要集成

4 結(jié)束語

一體成型系統(tǒng)通過高效換熱管單支自動上下料、伺服電機(jī)步進(jìn)控制及配合設(shè)備的聯(lián)動加工實(shí)現(xiàn)高效換熱管矯直、鋸切、倒角、吹掃一體成型。系統(tǒng)能較低成本的實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)，將員工從單一、重復(fù)的加工動作中解放出來，降低了員工的勞作強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率提升的同時，產(chǎn)品加工質(zhì)量一致性高。