項(xiàng)碩

摘要：在現(xiàn)代的工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中，多品種的產(chǎn)品的制造存在兼容難、換產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)、人工干預(yù)多等問(wèn)題，導(dǎo)致生產(chǎn)線難以高效率運(yùn)行。在了解了影響國(guó)內(nèi)電機(jī)廠家生產(chǎn)效率的環(huán)節(jié)后，本文設(shè)計(jì)了一套基于端蓋鉆孔專(zhuān)機(jī)通過(guò)桁架機(jī)器人實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化的端蓋鉆孔自動(dòng)加工單元。

關(guān)鍵詞： 端蓋鉆孔專(zhuān)機(jī);桁架機(jī)器人;自動(dòng)化

近年來(lái)，隨著智能制造的發(fā)展需求，越來(lái)越多的行業(yè)引進(jìn)自動(dòng)化加工單元。而針對(duì)于國(guó)內(nèi)電機(jī)行業(yè)，小批量多品種的端蓋鉆孔工序始終影響著生產(chǎn)效率，且鉆孔工序由人工操作完成，增加了人力成本。在了解了存在的問(wèn)題后，本文設(shè)計(jì)了一套基于端蓋鉆孔專(zhuān)機(jī)通過(guò)桁架機(jī)器人實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化的端蓋鉆孔自動(dòng)加工單元。

1自動(dòng)加工單元組成及其工作流程

1.1 自動(dòng)加工單元整體組成

為滿足生產(chǎn)節(jié)拍，發(fā)揮自動(dòng)加工單元最大效率，本設(shè)計(jì)中的自動(dòng)化生產(chǎn)線由兩端蓋鉆孔專(zhuān)機(jī)、一套單機(jī)械手三軸桁架、兩套旋轉(zhuǎn)式料庫(kù)、兩個(gè)翻轉(zhuǎn)架組成。其布局均采用圖1所示，一臺(tái)旋轉(zhuǎn)料庫(kù)和一臺(tái)翻轉(zhuǎn)架服務(wù)于一臺(tái)端蓋鉆孔專(zhuān)機(jī)。

1.2 自動(dòng)加工單元工作流程

本設(shè)計(jì)中的自動(dòng)化生產(chǎn)線通過(guò)人工搬運(yùn)將待鉆孔端蓋搬運(yùn)至旋轉(zhuǎn)料庫(kù)上，留一空工位其余裝滿工件后人工操作啟動(dòng)自動(dòng)線，料庫(kù)旋轉(zhuǎn)至翻轉(zhuǎn)架取料處，翻轉(zhuǎn)架向下翻轉(zhuǎn)90°，通過(guò)翻轉(zhuǎn)架前端機(jī)械手抓取端蓋后再向上翻轉(zhuǎn)回原位，桁架機(jī)械手運(yùn)行到翻轉(zhuǎn)架處抓取端蓋，機(jī)械手取料后運(yùn)行到端蓋鉆機(jī)處上料，端蓋專(zhuān)機(jī)加工完成后，再由機(jī)械手取料搬運(yùn)至翻轉(zhuǎn)架處，翻轉(zhuǎn)架前端手爪取料后，料庫(kù)旋轉(zhuǎn)一個(gè)工位，將空托盤(pán)運(yùn)送至翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)取料位置，翻轉(zhuǎn)架向下翻轉(zhuǎn)90°放件。

第一，自動(dòng)加工單元主要模塊介紹

端蓋鉆孔專(zhuān)機(jī)：端蓋鉆孔專(zhuān)機(jī)由床身、主軸箱、動(dòng)力頭、夾具、接屑盒、防護(hù)及驅(qū)動(dòng)部件組成。由于電機(jī)端蓋孔的位置均布在大小兩個(gè)同心分布圓上，由于多孔群鉆的切屑力在進(jìn)給方向上的進(jìn)給分力較大，為減小作用在夾具固定板上的力過(guò)大，導(dǎo)致夾具固定板變形量過(guò)大，端蓋專(zhuān)機(jī)X方向采用左右兩主軸箱同時(shí)進(jìn)給以抵消大部分進(jìn)給分力。主軸箱安裝在滑板上在直線導(dǎo)軌上移動(dòng)，進(jìn)給電機(jī)通過(guò)同步帶驅(qū)動(dòng)絲杠實(shí)現(xiàn)主軸箱的X方向移動(dòng)。專(zhuān)機(jī)的夾具通過(guò)氣缸驅(qū)動(dòng)，氣缸缸體安裝在夾具固定板上，氣缸桿端安裝在夾具移動(dòng)板上，夾具移動(dòng)板通過(guò)滑塊與主軸箱公用一根導(dǎo)軌。端蓋專(zhuān)機(jī)Y方向安裝3臺(tái)動(dòng)力頭完成端蓋側(cè)面孔的加工，動(dòng)力頭安裝在滑板上在直線導(dǎo)軌上移動(dòng)，Y軸進(jìn)給電機(jī)通過(guò)驅(qū)動(dòng)絲杠實(shí)現(xiàn)動(dòng)力頭的Y方向移動(dòng)。在床身上對(duì)應(yīng)夾具夾緊位置處設(shè)計(jì)成漏斗形，在加工中起導(dǎo)屑作用，將切屑集中在床身下方的接屑盒中。

桁架機(jī)器人：桁架機(jī)器人由橫梁、立柱、提升單元、機(jī)械手組成。桁架的橫梁、立柱均采用鋼結(jié)構(gòu)材質(zhì)，由立柱安裝在地面，再通過(guò)橫梁連接板將橫連固定，通過(guò)空心螺絲調(diào)整橫梁的水平度。橫梁上安裝直線導(dǎo)軌和斜齒條，提升單元通過(guò)其滑板上的滑塊安裝在橫梁導(dǎo)軌上，在通過(guò)與滑板相連的電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪實(shí)現(xiàn)提升單元在橫梁方向（Y方向）上的移動(dòng)。提升單元滑板上裝有滑塊支撐架安裝滑塊，通過(guò)滑塊連接把有導(dǎo)軌和齒條的豎梁，在再通過(guò)滑板上的電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪實(shí)現(xiàn)豎軸在豎直方向（Z方向）上的移動(dòng)。由于不同端蓋的厚度不同，端蓋在上料時(shí)需向鉆孔專(zhuān)機(jī)夾具固定板靠死定位，所以桁架機(jī)械手還有應(yīng)該有一個(gè)第三軸設(shè)計(jì)在桁架的機(jī)械手上，實(shí)現(xiàn)其端蓋專(zhuān)機(jī)進(jìn)給方向（X方向）的移動(dòng)，機(jī)械手架通過(guò)導(dǎo)軌滑塊安裝在豎梁下端連接板上。機(jī)械手兩個(gè)爪塊通過(guò)導(dǎo)軌安裝在機(jī)械手架上，爪塊上安裝齒條，兩爪塊的齒條與機(jī)械手架中心的齒輪嚙合，實(shí)現(xiàn)兩爪塊的同步，再由氣缸驅(qū)動(dòng)一側(cè)爪塊，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的松快、夾緊。

旋轉(zhuǎn)料庫(kù)：旋轉(zhuǎn)料庫(kù)是由料庫(kù)支架、安裝面板、托盤(pán)、耐磨條、鏈條、驅(qū)動(dòng)組成。料庫(kù)支架安裝在地面，安裝面板把合在料庫(kù)支架上，安裝面板上安裝有耐磨條、驅(qū)動(dòng)、從動(dòng)機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)和從動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)鏈輪鏈條連接，鏈條上分布有加長(zhǎng)銷(xiāo)軸，將托盤(pán)通過(guò)定位孔定位在涂料條的固定位置均布，再安放在耐磨條上。通過(guò)驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)鏈條上的托盤(pán)實(shí)現(xiàn)旋料庫(kù)的運(yùn)行。

翻轉(zhuǎn)架：翻轉(zhuǎn)架是由焊接（型材）支架、推拉氣缸、旋轉(zhuǎn)軸、旋轉(zhuǎn)臂、氣爪組成。翻轉(zhuǎn)臺(tái)支架底部固定在地面，將推拉氣缸缸體采用中間軸形式安裝在焊接支架上，旋轉(zhuǎn)臂與焊接支架通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸連接起來(lái)，旋轉(zhuǎn)臂上留有連接孔，將推拉氣缸的桿端與旋轉(zhuǎn)臂連接孔連接，又在水平與豎直位置設(shè)置有緩沖器及死擋停，通過(guò)推拉氣缸實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)臂的90°翻轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)臂前端連接有氣爪，實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)架的取料動(dòng)作。

2結(jié)語(yǔ)

本設(shè)計(jì)通過(guò)端蓋鉆孔專(zhuān)用機(jī)床搭配桁架機(jī)器人的組合，能夠解決傳統(tǒng)自動(dòng)化加工生產(chǎn)線無(wú)法解決的小批量、多品種產(chǎn)品的制造難題。能夠幫助國(guó)內(nèi)電機(jī)行業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中減少人工參與、提高生產(chǎn)效率、節(jié)省成本，幫助其獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]聞邦椿主編 . 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[2]尹自榮，熊曉紅，駱際煥，等 . 數(shù)控上下料機(jī)械手的研究及應(yīng)用 [J]. 鍛壓機(jī)械，1994（6）.

[3]現(xiàn)代實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì)編 . 現(xiàn)代實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè) [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[4]機(jī)械零件工藝性手冊(cè)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995.