型材金屬雙頭鋸切機(jī)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

寇立峰，韓振宇，劉東海，韓剛，安巧聯(lián)

(凌云工業(yè)股份有限公司研發(fā)中心，河北涿州 072761)

目前用于加工汽車車門框類產(chǎn)品的普通圓鋸機(jī)一次只能鋸切一件產(chǎn)品，嚴(yán)重影響了整體生產(chǎn)線的節(jié)奏。就該問題作者成功開發(fā)出一種型材金屬雙頭鋸切機(jī)，該設(shè)備集電氣、液壓、氣動(dòng)、機(jī)械于一體，根據(jù)人機(jī)學(xué)原理設(shè)計(jì)，能夠同時(shí)鋸切兩種產(chǎn)品。該設(shè)備使用范圍廣，已經(jīng)在生產(chǎn)中得到應(yīng)用與推廣。

1 機(jī)械結(jié)構(gòu)及其功能

圖1所示為型材金屬雙頭鋸切機(jī)的整體機(jī)械結(jié)構(gòu)，它是由機(jī)架、夾緊機(jī)構(gòu)、左右各一套鋸切運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、鋸切限位機(jī)構(gòu)、鋸罩運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)及其液壓系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)組成。

(1)機(jī)架為整體焊接結(jié)構(gòu)，其功能是用來安裝夾緊機(jī)構(gòu)和鋸切運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，是其他運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的安裝基礎(chǔ)。

(2)夾緊機(jī)構(gòu)分為左、右兩套夾緊機(jī)構(gòu)，可同時(shí)夾持兩個(gè)產(chǎn)品。該機(jī)構(gòu)由夾緊油缸，滑塊，夾緊油缸安裝支架，動(dòng)、靜夾塊安裝座等組成。推拉油缸安裝到推拉油缸安裝支架上，滑塊位置被推拉油缸安裝支架限制。當(dāng)推拉油缸的活塞桿伸縮時(shí)，帶動(dòng)滑塊及其動(dòng)夾塊安裝座運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)、靜夾塊安裝座上所安裝的動(dòng)、靜夾塊夾緊或松開所需要鋸切的產(chǎn)品。

(3)鋸切運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)分為左右對稱的兩套鋸切機(jī)構(gòu)，可同時(shí)鋸切兩個(gè)產(chǎn)品，由焊接支架、減速機(jī)、升降油缸、直線導(dǎo)軌、皮帶及其皮帶輪、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、鋸片、帶輪罩等組成。該機(jī)構(gòu)由焊接支架安裝到機(jī)架上。由減速機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，由皮帶及其皮帶輪通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)輸出到鋸片，使鋸片產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，升降油缸安裝到焊接支架上固定。帶動(dòng)與直線導(dǎo)軌相連的減速機(jī)、皮帶及其皮帶輪、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、鋸片作上升或下降運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)鋸片能夠一邊作上升或下切運(yùn)動(dòng)、一邊作鋸切旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

(4)鋸切限位機(jī)構(gòu)共兩套，被同時(shí)安裝到鋸切運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的左右對稱的兩套鋸切機(jī)構(gòu)上，由接近開關(guān)、接近開關(guān)安裝支架、檢測安裝座組成。其作用主要是用來檢測鋸切運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的下切或上升位置，從而反饋到PLC，實(shí)現(xiàn)切換快進(jìn)和工進(jìn)。

(5)鋸罩運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)分為左右對稱的兩套機(jī)構(gòu)，被同時(shí)安裝到鋸切運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中左右對稱的兩套鋸切機(jī)構(gòu)上。由氣缸、滑動(dòng)單元、鋸罩等組成，由氣缸帶動(dòng)與滑動(dòng)單元相連的鋸罩作上升或下降運(yùn)動(dòng)。該機(jī)構(gòu)的作用是罩住鋸片，起安全保護(hù)的作用。

圖1 型材金屬雙頭鋸切機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)圖

2 型材金屬雙頭鋸切機(jī)的工作過程

將需要鋸切的產(chǎn)品放入夾緊機(jī)構(gòu)中的靜夾塊中，按動(dòng)啟動(dòng)按鈕后，夾緊機(jī)構(gòu)的推拉油缸活塞桿縮回，動(dòng)、靜夾塊將產(chǎn)品夾牢。鋸切運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的氣缸活塞桿伸出，使鋸罩產(chǎn)生下降運(yùn)動(dòng)，罩住需要鋸切的產(chǎn)品，然后鋸切運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的減速機(jī)帶動(dòng)鋸片產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由升降油缸帶動(dòng)鋸片產(chǎn)生下切運(yùn)動(dòng)，當(dāng)鋸切運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)接觸到中限位接近快關(guān)(LS1)后，鋸片快要接觸到需要鋸切的產(chǎn)品時(shí)，下切運(yùn)動(dòng)由快進(jìn)改為工進(jìn)，速度由快變慢。當(dāng)鋸切運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)接觸到下限位接近開關(guān)(LS2)后，鋸切動(dòng)作完成，由升降油缸帶動(dòng)鋸片上升，回到初始位置。氣缸帶動(dòng)鋸罩上升到初始位置，夾緊機(jī)構(gòu)中的推拉油缸活塞桿伸出，動(dòng)、靜夾塊松開，卸料，整個(gè)工作過程完成。該機(jī)構(gòu)的左右兩套機(jī)構(gòu)可同時(shí)加工兩件產(chǎn)品。

3 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

如圖2所示，在設(shè)計(jì)過程中由于考慮到各油路的穩(wěn)定性，系統(tǒng)采用雙聯(lián)變量葉片泵對左、右、夾緊油缸和升降油缸分開供油。系統(tǒng)壓力通過直動(dòng)式溢流閥設(shè)置，由壓力表來顯示壓力。左夾緊油缸和升降油缸與右夾緊油缸和升降油缸的油路一致。夾緊油缸20、21活塞桿的伸縮是由電磁換向閥12、5來控制。升降油缸18、19活塞桿的伸縮是通過電磁換向閥13、4來控制。在升降油缸這一路采用了平衡閥15、7，用于平衡鋸切運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的重力，以避免在設(shè)備剛啟動(dòng)時(shí)，由于鋸切運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)本身的重力作用而發(fā)生突然向下的抖動(dòng)。同時(shí)該油路還設(shè)有液控單向閥，當(dāng)電磁換向閥13、4處于中位時(shí)，液控單向閥鎖緊，升降油缸無法向下運(yùn)動(dòng)。由于液控單向閥的密封性好，液壓缸鎖緊可靠。電磁換向閥16、8是用來控制鋸切運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的快進(jìn)和工進(jìn)狀態(tài)。

圖2 液壓系統(tǒng)原理圖

4 液壓系統(tǒng)的工作原理

當(dāng)按下工作按鈕時(shí)，電磁換向閥12、5右位工作，液壓油流入夾緊油缸20、21的有桿腔。然后電磁換向閥13、4的右位工作，液控單向閥14、6被打開，電磁換向閥16、8同時(shí)于左位工作，液壓油不通過流量控制閥快速流回油箱。當(dāng)升降油缸在下切的過程中接觸到中限位接近快關(guān)(LS1)時(shí)，電磁換向閥16、8斷電，液壓油通過調(diào)定的流量控制閥17、9，以規(guī)定的速度流回油箱，當(dāng)升降油缸在下切的過程中接觸到下限位接近快關(guān)(LS2)時(shí)，電磁換向閥13、4左位工作，同時(shí)電磁換向閥16、8左位工作，液壓油通過液控單向閥14、6，平衡閥15、7快速流回升降油缸18、19的有桿腔，從無桿腔流回油箱。當(dāng)升降油缸接觸到上限位接近開關(guān)后，電磁換向閥12、5左位工作，液壓油流入夾緊油缸20、21的無桿腔，從夾緊油缸有桿腔流回油箱。整個(gè)工作順序完成。

5 總結(jié)

該型材金屬雙頭鋸切機(jī)適用于所有汽車車門框類產(chǎn)品的切角工序，由液壓、氣動(dòng)控制，可同時(shí)鋸切兩件產(chǎn)品，相對圓鋸機(jī)加工效率提高一倍，并具有穩(wěn)定性和安全性較好等優(yōu)勢。目前該設(shè)備在某汽車零部件企業(yè)中已經(jīng)得到充分推廣，已經(jīng)有近百臺(tái)該設(shè)備投入實(shí)際生產(chǎn)中，具有一定的推廣價(jià)值。

［1］雷天覺．液壓工程手冊［M］．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1990．

［2］成大先．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊［M］．5版．北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2007．