保險管裝配機氣動驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計

黎宴林

[摘? ? 要]氣壓傳動具有安全可靠、結(jié)構(gòu)緊湊、維修方便、動作迅速平穩(wěn)、成本低等優(yōu)點，氣動驅(qū)動在送料設(shè)備中已廣泛應(yīng)用。文章設(shè)計了一套氣動驅(qū)動系統(tǒng)保險管自動組裝機。

[關(guān)鍵詞]保險管;穿絲機構(gòu);氣動設(shè)計;選用氣缸

[中圖分類號]TG95 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2022）02–00–03

Design of Pneumatic Drive System for Fuse Assembly Machine

Li Yan-lin

[Abstract]This article mainly expounds the design of a pneumatic drive system for an enterprise's fuse automatic assembly machine. Pneumatic drive has the advantages of safety and reliability， compact structure， convenient maintenance， rapid and stable action， and low cost. Pneumatic drive has been widely used in feeding equipment.

[Keywords]insurance tube; threading mechanism; aerodynamic design; selection ofcylinder

某企業(yè)需設(shè)計1臺保險管穿絲焊帽一體的自動化組裝機。在分析裝配工藝后設(shè)計的主要內(nèi)容包括：組裝機的穿絲和焊帽機構(gòu)的機械設(shè)計，設(shè)備的結(jié)構(gòu)布局，功能的實現(xiàn)方式和控制設(shè)計等。其中裝配工序分析是自動化裝配設(shè)計中其余設(shè)計環(huán)節(jié)的重要依據(jù)。本保險管裝配工藝劃分為7道工序，如圖1所示。

（1）輸送保險管：把待穿絲保險管送到穿絲位置。

（2）穿絲：設(shè)計一套穿絲機構(gòu)，細直保險絲穿過保險管內(nèi)孔。

（3）左折絲：把保險絲彎折左邊伸出部分彎折在保險管左端。

（4）切絲：切絲機構(gòu)執(zhí)行切絲動作。

（5）右折絲：把保險絲彎折右邊伸出部分彎折在保險管右端。

（6）輸送組件：確保三個待裝配零件送到焊帽位置，定位要求準確。

（7）焊帽：將已穿好絲的保險管和左右兩個保險帽裝配在一起。

1 總機裝配布置

該保險管總機方案設(shè)計應(yīng)用了氣動驅(qū)動技術(shù)的送絲裝置和可提高整機的工效及自動控制的機電一體化系統(tǒng)，使總機機械結(jié)構(gòu)大為簡化，功能增多，可靠性提高，操作簡便。總機結(jié)構(gòu)布置如圖2所示。

驅(qū)動裝置是自動穿絲機構(gòu)的重要設(shè)計部分，根據(jù)動力源的不同，驅(qū)動方式可以有液壓、氣動、電動和機械驅(qū)動等4種選擇。液壓傳動是以液體為工作介質(zhì)來傳遞動力的傳動。液壓傳動具有驅(qū)動力大，移動位置易控制，可實現(xiàn)過載保護等優(yōu)點。氣壓傳動則具有安全、低成本、維修方便、結(jié)構(gòu)簡單、氣源無污染、動作迅速、平穩(wěn)等優(yōu)點而在機械制造業(yè)廣泛應(yīng)用。綜合考慮以上因素，本設(shè)計中送絲裝置選擇氣壓驅(qū)動。

自動穿絲機構(gòu)綜合應(yīng)用了機電一體化技術(shù)，操作簡單，安裝調(diào)試和維護方便，如圖3所示，其工作過程為：應(yīng)用氣缸實現(xiàn)壓絲，步進電機驅(qū)動曲柄滑塊機構(gòu)（曲柄、連桿和滑塊）實現(xiàn)送絲，氣缸固定在滑塊上，應(yīng)用兩組氣缸（左折絲氣缸和左彎絲氣缸、右折絲氣缸、右彎絲氣缸）實現(xiàn)左右折彎絲，應(yīng)用氣缸實現(xiàn)切絲，再由氣缸作用向焊帽機構(gòu)方向送保險管;該自動送絲設(shè)備由

2 氣動系統(tǒng)回路設(shè)計

該自動穿絲機構(gòu)中的送絲、切絲和彎絲的主要動力裝置都選用氣動驅(qū)動方式。氣動是“氣壓傳動與控制”的簡稱。氣動技術(shù)是以空氣壓縮機為動力源，以壓縮空氣為工作介質(zhì)，進行動力和能量傳遞的工程技術(shù)，是實現(xiàn)各種生產(chǎn)控制、自動控制的重要手段之一。氣動傳動裝置一般由動力回路和控制回路兩部分組成。動力回路指操作執(zhí)行元件的回路，又稱主回路。控制回路又叫輔助回路，相對于控制動力回路的輔助回路而言，按行程聯(lián)動的控制方式，即一個氣缸移動一定距離后發(fā)出信號，控制另外的氣缸動作。這種氣缸動作的控制方式稱為行程程序控制。圖4所示為自動穿絲機構(gòu)三維示意圖，總共使用了7個氣缸，分別用于壓絲、切絲、折彎絲和推穿絲保險套管等。

本氣動系統(tǒng)中設(shè)有氣動控制回路，所有氣缸的運動及先后順序都由PLC控制。如圖5所示，當二位五通電磁換向閥1.1得電時，閥1.1左位工作，由氣源0.1供給的壓縮空氣→氣動三聯(lián)件（過濾器、減壓閥、油霧器）0.2→閥1.1（進氣口1流向出氣口2）→單向節(jié)流閥的單向閥→壓絲氣缸1.0的無桿腔進氣（有桿腔的氣體→單向節(jié)流閥的節(jié)流閥→閥1.1（氣口4流向排氣口5）→氣缸1.0伸出→實現(xiàn)壓絲，反之，當二位五通電磁換向閥1.1失電時，氣缸1.0縮回，實現(xiàn)松絲。同理，當2.1、3.1、4.1、5.1、6.1、7.1分別得電時，氣缸2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0分別伸出，反之縮回。送絲機構(gòu)各氣缸動作順序與電磁鐵得失電見表1。

3 氣缸的選用

根據(jù)前面的送絲、切絲及推管機構(gòu)設(shè)計，對氣動系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)、組成、功能提出了比較詳細的設(shè)計要求。最終的實現(xiàn)還需要選擇合適的相關(guān)執(zhí)行元件——氣缸來實現(xiàn)，現(xiàn)在市場上的氣缸種類繁多，為了使氣缸能夠滿足使用要求，達到滿意的效果，首先要根據(jù)裝配整機的設(shè)計要求，并對氣動原件做分析和研究，結(jié)合實際需要，根據(jù)上述設(shè)計的氣動回路和運動分析，對氣缸等執(zhí)行元件的選擇理論給出研究和分析。具體內(nèi)容是根據(jù)氣缸的速度特性、輸出力、工作條件，合理地預(yù)選氣缸的缸徑、行程、品種、安裝方式，然后驗算緩沖能力、塞桿的長度，選擇磁性開關(guān)和選擇活塞桿端部接頭等工作。

本設(shè)計的所選氣缸完成各個動作只要求伸出和縮回2個狀態(tài)，所以選擇二位五通換向閥控制即可滿足要求，氣缸的進出口回路各設(shè)置一個單向節(jié)流閥來控制運動速度。氣缸的選型應(yīng)根據(jù)工作要求和條件，在本設(shè)計中，從安裝方式、推桿長度、速度等考慮，切刀、左折絲、右折絲氣缸均采用SMC的標準氣缸，型號如表2所示，該類氣缸體積小、輕巧，耐橫向負載能力強，耐扭矩能力強，不回轉(zhuǎn)精度高，安裝方便，雙面接管位置可供選擇。

4 結(jié)論

介紹了保險管自動裝配機自動穿絲機構(gòu)及其驅(qū)動方案設(shè)計，包括氣動回路、電磁鐵得失電表和氣缸的選型等。該保險管自動穿絲機構(gòu)由PLC控制，實現(xiàn)自動穿絲和裝配功能，結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，組裝靈活，操作方便。

參考文獻

[1] 田效伍.電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.