趙 雷

（重慶機電職業(yè)技術(shù)學院，重慶 402760）

1 帶肩軸類零件概述

帶肩軸類零件是盤類零件和軸類零件在機械加工中常見的典型零件之一。它主要由圓盤和圓柱體組成，雖然外形基本都是回轉(zhuǎn)體，但是在工藝上卻有較高的尺寸精度、形狀精度和表面粗糙度的要求，同時還有很高的同軸度、垂直度等位置公差要求。

零件的插件和搬運工作傳統(tǒng)是依靠人工來實現(xiàn)，浪費了大量的生產(chǎn)勞動力，延長了零件的生產(chǎn)周期，增加了生產(chǎn)成本。

帶肩軸類零件高速自動儲料設(shè)備作為集帶肩軸類零件插放和儲存功能為一體的新型自動化設(shè)備，它改變了現(xiàn)有的儲料方式，而且現(xiàn)在市面上的儲料設(shè)備都還只停留在電子類產(chǎn)品上，關(guān)于插放帶肩軸類零件的儲料設(shè)備較少，本文設(shè)計的高速自動儲料設(shè)備，提高了帶肩軸類零件插放的效率。

2 整機設(shè)計

2.1 整機結(jié)構(gòu)設(shè)計

圖1為帶肩軸類零件高速自動儲料設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)示意圖，機械結(jié)構(gòu)主要有收料裝置、盛料裝置、機身、控制柜、工作面、儲料盤、控制面板和推盒氣缸等。

圖1 帶肩軸類零件高速自動儲料設(shè)備整機結(jié)構(gòu)圖

2.2 工作流程設(shè)計

對于整個系統(tǒng)，設(shè)計帶肩軸類零件高速自動儲料設(shè)備工作流程時，必須考慮工作中長桿和圓盤活動的軌道關(guān)系。經(jīng)過理論分析與實際測試，需保證帶肩軸類零件長桿方向向下、圓盤方向向上，然后進入軌道。待處理的零件進入分料裝置后，通過支撐板掛架導(dǎo)軌移動處理，即由X/Y軸電機（一般為步進電機）進行分料。使零件在儲料盤孔正上方，插料裝置夾持部分迅速而準確地將零件插入儲料盤中，從而完成一個零件的儲料工作，依次循環(huán)。

整個系統(tǒng)的控制采用PCL順序控制，待分料系統(tǒng)利用X/Y軸電機完成儲料工作后進行插料作業(yè)。此時，依然是依靠X/Y軸電機做上升動作。到達指定位置后，通過工作區(qū)域的推盒氣缸推動完成最后的加工工作。完成后依靠X/Y軸電機做下降動作，到達指定位置后進行旋轉(zhuǎn)，進行下一個空儲料盤的儲料工作，依次循環(huán)。帶肩軸類零件高速自動儲料設(shè)備工作流程圖如圖2所示。

圖2 帶肩軸類零件高速自動儲料設(shè)備工作流程圖

2.3 主要技術(shù)參數(shù)設(shè)計

最大插件范圍：620mm×360mm；

最大可插零件：圓盤Φ60mm，桿Φ20mm；

最大可插零件長度：140mm；

X/Y軸步進電機保持轉(zhuǎn)矩：12N·m；

盛料裝置步進電機保持轉(zhuǎn)矩：50N·m；

插料速率：1件/秒。

3 收料部件設(shè)計

3.1 收料部件結(jié)構(gòu)設(shè)計

收料部件作為自動儲料設(shè)備中集進料、分料、插料功能為一體的多組合裝置，它直接影響了整套裝置的插料范圍和插料效率。同時它也是整套設(shè)備中組成裝置最多、最復(fù)雜的部分，其總體組成如圖3所示。

圖3 收料部件組成示意圖

分料裝置設(shè)計。自動儲料設(shè)備無法一次完成多個零件的插放，所以在設(shè)計時就要考慮帶肩軸類零件在導(dǎo)軌上的自動分料裝置，使所要處理的零件按一定的時間間隔自動滑向插料裝置，從而使插料裝置能逐個夾持住，并準確插入儲料盤中。采用亞德客有限公司生產(chǎn)的TCL三軸氣缸作為分料裝置的動力系統(tǒng)。

3.2 收料部件傳動設(shè)計

自動儲料設(shè)備在插料時，需要通過進料裝置的不斷平移，擴大插件的范圍，以達到批量化生產(chǎn)的要求。要求進料裝置在不斷運動的同時保證相應(yīng)的精度，采用X軸和Y軸分開設(shè)計的方式，實現(xiàn)在較小空間的正常運行。

X軸作為在收料裝備中最長的傳動系統(tǒng)，它與整個收料部件連接在一起，同時它的長度直接決定了加工過程中的最大可插件范圍，傳動長度設(shè)計為1060mm，如圖4所示。

圖4 X軸傳動系統(tǒng)

X軸動作區(qū)域較大，Y軸動作區(qū)域較小，Y軸主要發(fā)揮承擔工件重量的作用。因此，在設(shè)計傳動長度時，必須考慮對工作區(qū)域中插料裝置工作的影響，必須把影響降到最小，經(jīng)過試驗驗證，Y軸傳動長度最合適尺寸為472mm。Y軸電機設(shè)計、安裝方式與X軸電機雷同，這里不再詳細說明。

4 結(jié)語

本文設(shè)計的帶肩軸類零件高速自動儲料設(shè)備適應(yīng)性強、性能可靠，解決了帶肩軸類零件生產(chǎn)企業(yè)的插料和儲料問題，經(jīng)濟高效，解決了中小企業(yè)的自動化設(shè)備升級問題。

[1]黃永雄.COBLED全自動分選機研發(fā)設(shè)計[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2012，（20）：110-111.

[2]董雪敏.淺析生物質(zhì)電廠上料系統(tǒng)常見問題[J].科技與企業(yè)，2013，（17）：329.

[3]布恩羅伊德.裝配自動化與產(chǎn)品設(shè)計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009.

[4]趙雷，張華.氣門錐面磨床全自動氣動送料系統(tǒng)設(shè)計[J].現(xiàn)代機械，2016，（3）：23-24.

[5]Hu S J，Ko J，Weyand L，et al.Assembly System Design and Operations for Product Variety[J].CIRP Annals- Manufacturing Technology，2011，60（2）：715-733.

[6]周紅梅.自動化生產(chǎn)線自動上料站的PLC控制[J].科技資訊，2012，（7）：4.

[7]Talpasanu I，Simionescu P A.Kinematic Analysis of Epicyclic Bevel Gear Trains With Matroid Method[J].Journal of Mechanical Design，2012，134（11）：114501.

[8]徐敏.曲柄連桿機構(gòu)三維瞬態(tài)動應(yīng)力數(shù)值仿真研究[D].武漢：華中科技大學，2009.

[9]李紅英，王耀南.高速自動化生產(chǎn)線上機械手次瓶自動分揀系統(tǒng)研究[J].中國儀器儀表，2008，（12）：44-47.