棒材在線直度自動檢測機設計

陳利新

摘 要

本課題研究的目的在于設計一個棒材直線度檢測機，完成檢測機構及系統設計，在滿足精確性和經濟要求的前提下實現棒材直線度的測量，為棒材直線度測量提供一種高效準確的測量儀，從而提高實際測量的工作效率和準確性。

【關鍵詞】棒材 直線度 機械結構

1 相關參數

數據如圖1所示。

適用檢測的圓鋼直徑/長度：Φ60～Φ200 L=3500～7500

適用檢測檢測的直線度類型：二維單向彎曲（俗稱扁擔彎）；二維單向硬彎檢測偏差較大；

不適于檢測的直線度類型：三維彎曲（俗稱彈簧彎、螺旋彎）。

預計檢測精度：0.5mm/全長。

棒材斷面橢圓度影響檢測精度。

扒皮后棒材檢測精度：不大于0.10mm。

適用于棒材最大彎曲量（理論軸線與實際軸線最大偏差）：60mm。

2 測量裝置機械結構設計

如圖2所示，要實現棒材在生產線上或獨立上料，檢測元件檢測得到信號返饋或手動，通過輔助機構（拔料機械――由于考慮檢測較精密故需平穩傳送，氣缸帶動連桿機構），傳送棒材至檢測區，通過到位信號啟動電機使支撐輪進行平穩旋轉使棒材通過摩擦跟轉一周以上，對棒材分段進行測量數值之差，通過計算公式分辨出棒材的彎曲度，判斷出是否符合要求，給出各自信號啟動不同軟收集槽進行收集。

機械結構參數

（1）設備占地面積：10m×6.2m、最大高度1.276m；

（2）設備凈重：16.821t；

（3）收集槽容量：合格品收集槽與不合格品收集槽均為5t；

（4）自動運行檢測效率：不大于25s/支；

（5）電力需求：4kw；

（6）壓縮空氣需求：1m3（0.5MPa）/min；

（7）控制：手動——自動雙選

（8）潤滑：人工定期潤滑；潤滑介質：2#鋰基脂；

3 上料機構設計

如圖3所示，考慮此設備在線生產或離線生產，故設計是上料臺（或稱過渡臺）即能緩沖生產節湊的不平衡也能做離線獨立的上料臺。上料臺由型鋼焊接而成，載荷約為10T，坡度約為4度。棒材在自由狀態下能自動滾下至擋頭，獲取信號后自動（或手動）啟動氣缸，帶動拔料機構進行取料，平穩翻轉至檢測區待檢測。

4 機身部件設計

如圖4所示，當棒材通過拔料機構平穩放至檢測位后，電動減速機帶動主動輪進行緩慢轉動，通過摩擦系數帶動棒材施轉。每周旋轉控制在3-5S之間，此時工況震動接近零值。同量兩軸的對中性要求高，軸向移時需有滑動鍵槽保證，同時考慮棒材長度變化，主動旋轉機構可軸向移動，范圍控制6-9米之間，可測量絕大部分規格棒材。

5 收集部件設計

如圖5所示，雙收集槽的原理，當計算機判斷出合格產品后1號槽拔桿處于關閉狀態，棒材沿拔桿滾入2號槽內，當收槽滿后停止吊運至指定位置。當計算機判斷不合格產品后1號槽拔桿打開，棒材直接滾入1號槽內，然后拔料機構關閉，待料槽滿后手動停止吊運至指定位置。

6 氣動系統設計

如圖6所示，氣動部件在此設備中起到除旋轉外的所有動作的驅動機構。當上料臺檢測元件檢測到信號或手動給定信號時兩位五通閥（1）得電動作，通過單向節流閥（調節氣缸動作速度）使氣缸（1、2）動作，帶動連桿構托舉起棒材，使棒材在機構滑板上向前滾動至滑板另一側停止，通過檢測元件或手動發出信號時兩位五通閥（1）失電動作，通過單向節流閥（調節氣缸動作速度）使氣缸（1、2）動作，帶動連桿構下降棒材至檢側輪等待檢測。

檢測完成檢測元件檢測到信號或手動給定信號時兩位五通閥（2）得電動作，通過單向節流閥（調節氣缸動作速度）使氣缸（3、4）動作，帶動連桿構托舉起棒材，使棒材在機構滑板上向前滾動至收集槽過渡板處，通過延時發出信號時兩位五通閥（2）失電動作，通過單向節流閥（調節氣缸動作速度）使氣缸（3、4）動作，帶動連桿構下降等待信號

當檢測完成后，計算機判斷不合格產品兩位五通閥（3）得電，使氣缸（5）動作，帶動連桿構1號槽拔桿打開，棒材直接滾入1號槽內，然后拔料機構關閉。

另由于檢測系統處理粉塵環境中需定期進行吹掃，通過定時給定信號使兩位兩通閥（4）得電，對檢測元件進行吹掃，并定時進行關閉。

中國特種鋼的不斷發展，使下游加工客戶對原料要求提高，人們對環境、零件加工成本、零件加工周期的日益重視，迫切希望在軸類件和桿類件上借鑒國外先進經驗，使用免調質鋼代替原有的調質鋼產品。此背景在微合金化理論體系下蘇鋼通過與鋼鐵研究總院合作，在多年汽車用免調質鋼的生產經驗上，研發了多個直接車削用免調質鋼鋼種，針對下游客戶為此需設計一棒材在線直度自動檢測機，對棒材在出廠前進行檢測，滿足客戶要求，同時對檢測數據及時反饋前道工序進行修正，減少出批量性質量問題。

參考文獻

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作者單位

蘇鋼集團昌益公司 江蘇省蘇州市 215100endprint