一种中轨自动化输送冲压装置的开发应用.pdf
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1、针对中轨人工作业效率低、产品质量参差不齐等问题,依据现有生产条件、设备及中轨结构特征、技术参数和性能指标之间的关系,按照生产功能划分并介绍切断、定位输送、冲压和收集4 个部分。以现有切断和冲压设备为基础,开发含有定位输送、收集功能为一体的中轨自动化冲压输送装置,并对关键部件结构进行分析。通过理论和仿真分析,明确了当推送力大于2.4 2 8 N,推送均速达0.5m/s时,满足克服推送阻力和3s/个的生产节拍要求,分析了中轨以0.6m/s速度无摩擦的极端推送工况下产生51 4 MPa应力和0.0 8 mm的塑性变形,以及以0.1 m/s终速有摩擦的正常工况下,对中轨产生2 38 MPa应力和0.0
2、 0 52 7 mm的塑性变形,其变形位移极小。通过试验和生产实际应用表明:实现了无人操作生产,提高了生产效率和质量,满足了生产实际需求。关键词:中轨;冲压;仿真;自动化中图分类号:TH122文献标识码:A文章编号:1 0 0 1-2 354(2 0 2 3)0 7-0 1 0 1-0 8Development and application of an automatic conveying andstamping device for middle-railWU Yuyue-2,ZAN Shichao-2,SUN Yun-2,JIA Jia-2,(1.Hefei General Machi
3、nery Research Institute Co.,Ltd.,Hefei 230033;2.Hefei General Environment Control Technology Co.,Ltd.,Hefei 230033)Abstract:Aiming at the problems of low efficiency and uneven product quality of the middle-rail by manual operation,ac-cording to the existing production conditions,equipment and the re
4、lationship between the structural characteristics,technical pa-rameters and performance indicators of middle-rail,it is divided into four parts and introduced by production function:cut-off,positioning transport,stamping and collection.Based on the existing cutting and stamping equipment,an automati
5、c middle-railstamping conveying device with positioning transport and collecting functions is developed,and the structure of key components isanalyzed.Through theoretical and simulation analysis,it is clear that when the pushing force is greater than 2.428 N and the av-erage pushing speed reaches 0.
6、5 m/s,it can meet the requirements of overcoming the pushing resistance and 3 s/single produc-tion speed.It is analyzed that the middle-rail produces 514 MPa stress and 0.08 mm plastic deformation under the extreme push-ing condition of 0.6 m/s without friction,and 238 MPa stress and the minimum dis
7、placement of 0.005 27 mm plastic deformationunder the normal working condition of o.I m/s with friction.The test and practical application show that the unmanned productionis realized,the production efficiency and quality are improved,and the actual production needs are met.Key words:middle-rail;sta
8、mping;simulation;automatic中轨是中形长度,通过冲压后形成带有凸包结构的轨道,是家电、家具等轻工业日用产品中不可缺少的常用重要零部件,其生产工序是:“中轨切断一人工拾取整理冲压成型一人工整理”,其成型主要是依靠冲压设备进行压制,但在切断后和冲压前后的自动化送料和收集却未能得到有效解决门,人工作业也存在定102机计设械第4 0 卷第7 期位精度差、效率低和冲压产品质量难以保证等问题冲压自动化生产线是当代制造工业中十分重要的一项生产措施 2-3,其措施往往包括借助工业机器人、机械手或其他机械机构相组合完成自动化生产 4 。工业机器人应用比较广泛,其自动化投资成本往往相对较高
9、,对切断后和冲压前后的衔接也需要占据较大空间,经济实用性较低 5鉴于此,文中采用机械机构组合方式实现生产自动化,设计开发一种中轨自动化输送冲压装置,更符合生产实际,投资成本更低,可以更好地提升作业效率、提高作业质量,进而达到合理控制生产成本的目标 6-7 。通过输送线、伺服往复推送机构和收集输送线等机构自动化,旨在实现中轨的切断输送、定位、推送和冲压后的收集,实现3s/个的自动化输送冲压效率。1整体方案设计1.1方案功能分析为了提高中轨冲压效率,依据现有切断和冲压设备条件,确立设备功能,按照需求分为切断设备、定位输送设备、冲压设备和收集设备4 个部分。切断设备用于将中轨切割成指定长度;定位输送
10、设备将切割后的中轨定位后按预定方向送人冲压设备;冲压设备用于截停来自定位输送设备的中轨并在中轨上冲压形成凸包;收集设备,用于收集冲压完成的中轨。由于切断和冲压设备为现有设备,实现定位输送和收集,将中轨输送、定位、冲压和收集工序进行有效串联,完成中轨的自动化输送冲压是文中的主要研究内容。根据生产工序和适应不同长度中轨的生产要求,形成主要技术参数如表1 所示表1 三主要设计技术参数名称参数值切断速度/(s/个)2冲压速度/(s/个)2生产速度/(s/个)3适应产品长度/mm330,377,382,433产品宽度误差/mm0.2产品长度误差/mm0.6定位精度/mm0.1中轨及经冲压形成有凸包结构的
11、成型中轨,其结构尺寸如图1 和表2 所示。L8.12548截面(a)中轨尺寸LDCB截面A10-012+0.05-0B(b)成型中轨尺寸图1中轨及成型尺寸图表2成型中轨尺寸mm名称适应规格LABCD330.0167.564.0269.0323.0377.0167.551.5281.5370.0成型中轨382.0167.539.0294.0370.0433.0214.573.5353.5417.01.2整机布置和结构原理根据分析,中轨自动化输送冲压装置主要功能包括轨切割后接收、输送、存储、送入冲压设备、成型后移出和收集。系统设备主要包括:切断设备A、定位输送设备B、冲压设备C和收集设备D并依次串
12、行布置。切断设备将中轨切断后,通过下料槽1 下落至定位输送设备B上,如图2 所示。A1BCD图2整机结构和布置方式图1032023年7 月吴玉月,等:-种中轨自动化输送冲压装置的开发应用1.2.1定位输送设备结构原理定位输送设备B主要由推送平台3、中轨输送线4、推送气缸5和往复推送机构2 等组成。其工作原理将下落在中轨输送线上的中轨输送,由护板1 保持中轨在输送线上,由定位导条8 截止。选用型号TCL-20120-S-G的三轴气缸作为中轨推送气缸并安装在中轨输送线一侧,如图3所示,通过减压阀调节推力,将中轨推送至长导向6 实现定位,由推送平台缓存。再由往复推送机构将中轨推向冲压设备,在长导向另
13、一侧安装设有弧形结构的短导向7,便于中轨导向。由连接板9 实现与冲压设备C的连接和调节固定123456789图3定位输送设备1.2.2冲压设备结构原理冲压设备主要采用以气液增压缸3为动力元件,平台尺寸为4 0 0 mm560mm,型号为MAG08-04的四柱冲压机,采用厂用气源,压力为0.6 MPa,将下模具8安装于平台上,上模具7 安装于气液增压缸上,冲压行程为1 0 0 mm,增力行程为1 2 mm,实现冲压力7 6 kN,可满足作业需求冲压设备的工作原理是将中轨推送至下模具上安装的挡销9,以使其实现中轨定位。通过上模具7 与下模具压合,完成冲压,上模具上移,顶出气缸1 0 缩回即挡销下移
14、,成型中轨6 由下一个推送过来的中轨顶出,此时,气缸伸出顶起成型中轨,使成型中轨脱离模具,此时挡销挡住推送的中轨,并进行下一次冲压,冲压设备结构如图4 所示。12 345678910图4冲压设备结构1.2.3收集设备结构原理收集设备安装在冲压设备C的末端,主要由收集输送线2、下料挡板6、收集气缸4 和收集平台5组成,结构如图5所示。其工作原理是顶出的成型中轨落人与冲压设备衔接的收集输送线,由护板1 保持在输送线上输送,实现输送、下料挡板截停,收集推送气缸推送至收集平台完成堆垛收集。123456图5收集设备2关键结构设计与分析为确保往复推送机构在中轨送往冲压机过程中有足够力度且不因力度过大而造成
15、中轨变形,以及提高推送定位精度,设计考虑设有弹簧和导向运动机构,结构如图6 所示。往复推送机构通过伺服电机1 驱动同步带连接的滑块3推动滑块依次与连接板4、弯板5、定位导向钉6、弹簧7 和送料头8连接。定位导向钉穿过带有导向孔的弯板与送料头连接,中间穿有弹簧 8 ,实现推动中轨时的导向、缓冲和精确定位。撞击摩擦隔阻力,N式(b)中轨与下模具导向角撞击图HFN1FRRH104机计设械第4 0 卷第7 期12345678图6往复推送机构示意图工作时,送料头由于保持一定运动,当碰到中轨时产生冲击。同时,推动的中轨在推送平台、长短导向和下模具导块间运动也会产生冲击碰撞和干摩擦 9 ,其推送过程示意图如
16、图7 所示。因此,需要对推送力和推送速度进行分析研究。234561料头;2 中轨;3长导向;4 短导向;5模具导块;6 成型中轨(a)中轨推送机构示意图(b)下模具导块结构示意图图7中轨推送过程示意图2.1送料头推送过程分析2.1.1推送过程摩擦阻力分析往复推送机构通过送料头1 在推送中轨2 的作业过程中,需依次克服与推送平台、长导向3、短导向4、下模具导块5和顶出成型中轨6 所产生的阻力等因素 1 0 ,其推送过程如图7 所示。中轨在推送至下模具导块时,其与长导块、短导块和推送平台接触滑行摩擦,推送摩擦分析如图8 所示,单个中轨所产生的摩擦力为:F,=umg(1)式中:F滑行摩擦阻力,N;摩
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