張賢，趙明光

(淮海工學(xué)院機械工程學(xué)院，江蘇連云港222005)

軸類零件是機械產(chǎn)品的重要組成部分，其加工質(zhì)量直接影響到機械設(shè)備的傳動穩(wěn)定性和使用壽命。在軸類零件的前期加工和后續(xù)熱處理過程中，不可避免地會出現(xiàn)彎曲變形，如果不及時進(jìn)行校直處理會直接影響工件的后序加工或使用，甚至可能會出現(xiàn)相當(dāng)數(shù)量的廢品。軸類零件校直機正是為克服這種不良影響而設(shè)計制造的。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機械加工水平的不斷提高，對零件加工用料、工藝銜接及零部件質(zhì)量要求越來越高，校直機尤其成為軸類工件熱處理后不可缺少的關(guān)鍵設(shè)備。作者所設(shè)計的軸類零件校直機利用反向彎曲并逐漸減小壓彎撓度方法達(dá)到校直目的。該校直機集機械、液壓、檢測技術(shù)和PLC控制技術(shù)于一體，提高了產(chǎn)品的技術(shù)含量和加工精度。

1 校直機的結(jié)構(gòu)和工作步驟

作者所設(shè)計的校直機是單懸臂式，主要由機架、工作臺、兩個V型支撐塊、壓力傳感器、校直液壓缸，以及用于調(diào)整V型塊間距的液壓缸組成，其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中，兩個V型支撐塊之間通過工作臺內(nèi)部的聯(lián)動機構(gòu)實現(xiàn)同步對中;壓力傳感器安裝底座的高度可以根據(jù)校直零件的直徑進(jìn)行調(diào)整。該校直機的工作方式是由液壓系統(tǒng)提供動力，通過校直液壓缸帶動壓頭下壓，對軸類零件的彎曲部位進(jìn)行校直;通過壓力傳感器監(jiān)測下壓程度，避免反向彎曲。

圖1 軸類零件校直機的基本結(jié)構(gòu)

一次校直循環(huán)工作步驟如下:

(1)根據(jù)工件的長度和彎曲的位置，通過液壓缸和同步機構(gòu)調(diào)整兩個V型支承塊的間距;

(2)將工件的原始彎曲部位支承在工作臺的兩個V型塊之間;使工件最彎部位處于壓頭下方;

(3)壓頭在校直液壓缸的帶動下，對準(zhǔn)最彎部位進(jìn)行反向壓彎;

(4)當(dāng)壓彎量與工件彈復(fù)量相等時，由壓力傳感器發(fā)信號，液壓缸帶動壓頭撤回，工件的彎曲部位變直;

(5)校直工序完成后將工件取出。

2 校直機液壓系統(tǒng)及其工作原理

2.1 液壓系統(tǒng)的組成

所設(shè)計的校直機液壓系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 液壓系統(tǒng)原理圖

從節(jié)省成本考慮，采用定量葉片泵供油。系統(tǒng)的主要回路有調(diào)速回路、保壓回路、減壓回路和卸荷回路。卸荷閥10 在泵啟動和更換工件時起到卸荷作用，以減少能量損失，提高泵的使用壽命，在泵正常工作時也可以起到安全保護(hù)作用。

2.2 液壓系統(tǒng)的工作原理

液壓系統(tǒng)啟動后，按下工作按鈕，卸荷閥10的電磁鐵YA5得電，液壓泵11處于工作狀態(tài)。如需要調(diào)整V型支撐塊間距，則按下“縮小”或“加大”按鈕，分別使三位四通電磁換向閥3的電磁鐵YA4或YA3得電，液壓缸5 推動或拉動左側(cè)V型支撐塊移動，左右兩個V型支撐塊通過底部的同步移動機構(gòu)聯(lián)系，可以使兩個V型支撐塊間距以對中的方式縮小或加大。間距滿足要求后，按下停止按鈕，使電磁鐵YA4或YA3斷電，換向閥3 回到中位，O型中位使V型塊定位，為校直工作做好準(zhǔn)備。

按下校直按鈕，換向閥9的電磁鐵YA2的得電，校直液壓缸6 帶動壓頭下壓，下壓的速度由單向調(diào)速閥8 調(diào)節(jié)。校直到位后壓力傳感器發(fā)信號，使YA2斷電，換向閥9 回到中位，校直回路依靠液控單向閥7 實現(xiàn)保壓，保壓時間由定時器設(shè)定。保壓時間到，換向閥9的電磁鐵YA1得電，校直缸退回，到位后觸發(fā)接近開關(guān)，使電磁鐵YA1斷電，完成一次校直?？刂葡到y(tǒng)在壓力傳感器接收的壓力達(dá)到一定程度時會使整個系統(tǒng)停機，避免系統(tǒng)故障造成損失。在調(diào)整校直位置或更換工件時，使電磁鐵YA5斷電，泵11處于卸荷狀態(tài)，以減少能量損失。

3 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計

跟據(jù)上述校直機的工作步驟和液壓系統(tǒng)的工作原理，因需要壓力傳感器發(fā)送校直到位或故障信號，因此選用以PLC為核心的控制系統(tǒng)，同時也便于保證設(shè)備運行的安全可靠。依據(jù)控制系統(tǒng)對輸入/輸出點數(shù)的要求，并考慮20%～30%的備用量，以便于系統(tǒng)的擴展，此次設(shè)計選用三菱FX2N-48MR型PLC，外加FX2N-2AD 模擬量輸入模塊，通過壓力變送器接收壓力傳感器送來的連續(xù)電信號。上位機用來實時監(jiān)控程序的執(zhí)行狀態(tài)?？刂葡到y(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

圖3 控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖

所設(shè)計的控制系統(tǒng)既能夠?qū)崿F(xiàn)校直工作的自動化控制，高效節(jié)能，減輕勞動強度，又能實現(xiàn)單步動作的控制，以便于校直機的手動控制和調(diào)試調(diào)整。控制程序流程圖如圖4所示。最后根據(jù)流程圖繪制出梯形圖，這里不再贅述。

圖4 控制系統(tǒng)流程圖

4 結(jié)束語

由PLC控制的軸類零件校直機突破了傳統(tǒng)的軸校直工藝，提高了設(shè)備的自動化程度。采用壓力傳感器進(jìn)行校直到位的判斷，解決了原始手工校直中存在的精確度不高及容易出事故的問題，提高了零件校直的速度，減輕了勞動強度，從而提高了企業(yè)的效益。

【1】許福玲，陳堯明.液壓與氣壓傳動[M].北京:機械工業(yè)出版社，2007.

【2】吳中俊.可編程序控制器原理及應(yīng)用[M].北京:機械工業(yè)出版社，2008.

【3】賈文廣，王亞敏，賀瑞燕.YDG200型鐓管機液壓系統(tǒng)及PLC控制[J].流體傳動與控制，2011(2):44－45.