環類零件矯圓機系統設計

楊達毅　于曉平　杜微　姜秋月　王大宇

【摘 要】基于現代先進檢測手段和驅動系統理論設計一臺圓環類零件的熱處理變形矯形機，提高矯正精度，減輕勞動負擔，增加產品品質，體現中國創造。

【關鍵詞】環類零件；變形；矯形機；設計

0 引言

所謂矯正機，就是用來對環類零部件進行變形恢復矯正的機器，通過矯正以便使環類零部件因為熱處理產生變形的得以恢復，并獲得理想的圓度要求或回轉精度要求，保證零部件能夠達到裝配精度或獲得熱后下道精加工工序最小切削加工余量。矯正狹義上是針對圓環零部件的變形矯正。廣義上矯正包括盤圓、軸套、缸筒及橢圓類零部件、不規則形截面環類零部件等。在自動矯正機中，電機系統的主要功用是為自動矯正裝置的提供加載動力。電機控制絲杠系統在環類零件的矯正的過程中可以有效的實現快進、工進、快退的工作循環。通過電機系統來對矯正機進行控制，來完成我們想要的對零件進行矯正的目的。

目前我國自動矯正技術還很落后，在汽車，機床，拖拉機，紡織機械等制造生產行業，普遍采用人工矯正，矯正精度較低，勞動強度也比較大，根據相關數據表明，我國汽車，機床等行業每年環類零件至少在1000萬個以上，其中70%都需要矯正，完成這一任務至少需要5000臺左右的精密電機矯正機。國內大部分生產軸套，缸筒的專業廠，因無合適的矯正設備，產品精度一直提高不上去。自動矯正機是一種載荷大、速度低的加工設備，因此，自動矯正機的加載系統適合于采用電機技術，而國內在這方面的研究還較落后，所以發展國產自動矯正機也迫在眉睫。這對于提高國產汽車行業，機床行業的生產效率和產品質量，尤其對國產轎車與國際接軌有著重要的作用。自動矯正技術的產業化對我國機械行業開辟國內、國際市場，走向世界，參與國際競爭有著深遠的意義。

1 矯圓機設計

1.1 設計理念

環類零件冷加工后均需要進行熱處理以提高其機械性能，而熱處理后環類零件或多或少都存在一定量的變形，給零件的使用以及整機的性能帶來負面的影響，矯正是在必行。根據環類零件寬度大厚度小的結構特點，其熱處理后的變形主要是圓度。

因此設計的主要理念是對零件進行圓度的矯正。主要包括零件的夾持（既能夾持又不能產生新的變形）、圓度的檢測系統和圓度的矯正系統三部分。

1.2 整機設計

主體結構：矯圓機主體結構采用立式結構，因空間大和矯正時出力較大，所以整體機架結構采用25-30mm鋼板焊后加工而成。主要功能區有上部的矯形動力傳動系統；中部的零件夾持系統；零件的檢測系統；側面的電控系統（上位控制機-計算機在旁側）組成，如圖1、圖2所示。

矯正主傳動系統：如圖3所示，主動力電機通過二級同步帶將動力傳遞給絲杠，帶傳動主要功能是增加扭矩并降低轉速，使絲杠帶動動力頭上下矯形運動更加精密。絲杠平行處設計有移動導向柱提高動力頭運行精度。

夾持系統：如圖4所示，熱處理后的環類零件置于零件下壓力座上；雙側橫向進給伺服系統同時動作，在壓力傳感器作用下將零件通過高精密頂錐夾持；縱向進給伺服系統上升至頂錐回轉軸線與精密距離檢測儀同水平面，檢測頭伸出開始檢測。

2 矯形流程

圓環零件首先置于下支撐塊上，通過支撐塊的幾何形狀自動非精密定心，其軸心位置略低于精密頂尖軸心3-4mm，雙向精密頂尖同時動作相對運動進行夾持，當測力傳感器達到預定值時停止，并上升至頂尖回轉軸線與測距傳感器同水平面；精密測距探頭伸出，雙向精密頂尖慢速回轉，對零件進行檢測，并時時將檢測數據發送給CPU進行數據運算，當零件不圓度超出規定值時，頂尖回轉至零件長軸與系統Z軸重合位置停轉，探頭縮回；頂尖此時慢慢相向運動釋放零件至下支撐塊，上動力頭根據CPU運算數值下行進行校形，并保持校正時間后回到原位。

重復以上操作過程，直至檢測數據符合預定指標時停止檢測，并亮起綠燈或警告聲以示完成。

3 結語

機械矯正技術在近年得到了飛速的發展并滲透到很多領域，不斷在民用工業、在機床、工程機械、冶金機械、塑料機械、農林機械、汽車、船舶等行業得到大幅度的應用和發展，而且發展成為包括傳動、控制和檢測在內的一門完整的自動化技術。而在機械方面的自動化技術存在更多的發展空間，自動控制系統在實現大功率輸出的同時還具有較高的控制精度。所以在越來越現代化的汽車零部件生產過程中，對于環類零件的熱處理后恢復變形的自動矯正機設計研發成為必然。本設計基于現代先進檢測手段和驅動系統理論設計一臺圓環類零件的熱處理變形矯形機，提高矯正精度，減輕勞動負擔，增加產品品質，體現中國創造。

[責任編輯：楊玉潔]