翻轉機在磨削清理輸送輥道中的應用

高 輝

（中國汽車工業工程有限公司，天津 300113）

工件落砂后，由輥道輸送到清理車間，在清理車間中有諸多工序需要完成，例如，把工件上的澆口、飛邊及毛刺清理干凈，然后進行拋丸、倒丸等一系列動作，工人在對工件清理內腔、外腔時需要把工件進行倒置，可是大部分的工件都很笨重，小則幾十公斤，大則幾百公斤，如果單單依靠人工加上電動葫蘆進行吊起、翻轉、放下，這不僅僅費時、費力，效率低下，且安全性還得不到保障，并且，由于鑄造廠產品多樣化，鑄件的種類繁多，長寬高低各不相同，為此，設計出能滿足輥道在線翻轉的翻轉機顯得尤為重要。本文簡要介紹一種能適應中大件缸體翻轉的設備。

1 翻轉機的工作環境

經過磨削機磨削后的缸體、缸蓋在機動輥道中輸送到人工清理隔間中進行清理，缸蓋就在輥道上面清理，缸體經過電動葫蘆吊離輸送輥道，放在清理打磨平臺上面清理，等缸體與缸蓋都人工清理完成后，經過機械手拋丸機進行拋丸處理，再通過輸送輥道進行人工吹清工序，把里面的鋼丸與余砂吹干凈，接下來用翻轉機進行翻轉，由于缸蓋重量比較小，不需要翻轉機進行翻轉，而缸體鑄件比較重，必須通過翻轉機翻轉后以便檢查鑄件內腔質量，如果合格后進入下到工序。

本設計的翻轉機結構如圖1所示。

2 翻轉機的工作過程

圖1 翻轉機結構簡圖

翻轉機的整個工作過程為自動控制，不需要人工進行干預，其工作過程如下。

當缸蓋通過時，由于其高度比較低(高度為109～145 mm）,所以當缸蓋進入翻轉機內置輥道時,其缸體檢測開關（圖1件4，開關距離輥子上表面為220 mm）檢測不到,所以翻轉機沒有翻轉動作，只是內置下層輥 道（圖 1件 6）持續運行，使得缸蓋通過輸送到了下個機動輥道；當缸體進入翻轉機內置下層輥道時（缸體的高度范圍為380～570 mm），并且缸體到位檢測開關（圖1件5）檢測缸體到位時，內置下層輥道停止運轉，此時壓緊機構處于上位，由兩臺氣缸（圖2件3）驅動的壓頭沿著安裝在輥道上的導槽把缸體壓在輥道上，然后由翻轉電機帶動綁在輪圈上的鏈條，使得輪圈旋轉，當旋轉180°時，此時壓緊機構處于下位，由壓緊裝置上的出口節流閥（圖2件2）緩慢排氣，壓頭緩慢下降，將工件緩慢放置在內置上層輥道（圖1件 8）上，由輥道驅動電機把缸體輸出,等缸體離開翻轉機后,翻轉電機再逆向旋轉使翻轉機構逆向旋轉180°,恢復初始狀態，完成一個工作循環。

圖2 翻轉機結構簡圖（側面）

3 關鍵部件的設計選用

該翻轉機的核心部件是翻轉電機。如果電機選擇過大無疑是浪費資源；選擇過小，電機不僅超負荷運轉降低壽命，而且還影響整條線的工作節拍與效率。翻轉電機是通過驅動纏繞在輪圈上的鏈條來實現對翻轉機構進行翻轉的，先后經過開始、加速、勻速、減速、停的過程，首先需要計算輪圈及其一起轉動的零、部件的轉動慣量J，由公式可以求得轉動部分的總轉動慣量，由于篇幅有限，在這里就不一一贅述計算細節。根據《機械設計手冊》上計算轉動慣量的公式，得出翻轉部分的各個主要零、部件的轉動慣量：

輪圈轉動慣量J1=174 kg·m2，輪圈上下輥道框架J2=28 kg·m2，輥 子 轉 動 慣 量J3=40 kg·m2，夾 緊機構轉動慣量J4=63 kg·m2，輪圈間的橫梁轉動慣量J5=20 kg·m2，內置輥道驅動電機轉動慣量J6=5 kg·m2，缸體平均轉動慣量J7=49.5 kg·m2。

由此可得總轉動慣量 J=379.5 kg·m2。

翻轉速度為n=5 r/min（即ω=0.523 r/s）,即 6 s翻轉機旋轉180°, 假設電機啟動時間為0.2 s，則角加速度為α=2.62 r/s2。

由動力學中動量矩公式M=Jα可得，所需的扭矩為994.29 Nm,計算功率為0.52 kW,考慮到電機選型,放大1.2倍的安全系數,最終選擇電機為0.75 kW，電機轉速n=57 r/min，帶抱閘的電機。

4 翻轉機的特點與優勢

（1）翻轉裝置至于頂端，大大方便了設備安裝和維修，鏈輪鏈條部位采用鏈罩防護，能安全有效避免危險發生；

（2）內置上、下層輥道與大輪圈通過支座連接的安裝方式，有效的降低了大輪圈的加工難度，提高了安裝精度，并且通過支撐輪組與壓輪組作用，保證了翻轉機的翻轉機構在驅動的作用下平穩運行；

（3）壓緊機構的平穩性。由單電磁閥驅動雙氣缸同時動作，保證氣缸壓頭同時壓下，避免不同步造成缸體的傾翻；此外，當翻轉機氣缸壓頭處在下位，托舉缸體緩慢放下時，在氣缸尾部通過安裝出口節流閥，可以調節氣缸尾部排氣速度，從而保證缸體被平穩放下，避免造成缸體快速下落的情景；

（4）鏈條的有效使用。經過鏈條傳動的輪圈在驅動電機的帶動下，平穩運轉，鏈條傳動機構結構簡單，維修方便，可以適應工作條件惡劣的環境，避免了大齒輪套在大輪圈上那種又貴又不適合惡劣環境的傳動方案；在翻轉機構內置的上、下兩層輥道中，驅動電機帶動兩根鏈條，每根鏈條驅動一層輥道，比傳統的電機驅動輥道節省了一臺電機，且結構緊湊，布局合理。

5 結語

該翻轉機目前已經在多個鑄造廠項目上使用，應用效果非常理想，人工干預程度為零，故障率極低，保養方便，且能夠滿足翻轉工序的節拍需求。該設備能有效取代工人原先通過吊具翻轉缸體的工序，并且提高了翻轉作業的安全性，擴大了翻轉機的使用范圍，滿足鑄造線的自動化運行。隨著清理車間機械自動化的不斷進步，翻轉機能大大提高清理輸送線上的工作效率與穩定性。

[1]成大先.機械設計手冊[M]第五版.北京：化學工業出版社，2007.