夾片機床自動上下料機的設計與應用

范 嘉 管 菁

（廣西科技大學鹿山學院，柳州 545616）

夾片廣泛應用在高速鐵路、城際鐵路、普通公路鐵路、城市地鐵、大型天文臺、大型橋梁建設等基礎建設項目。夾片年需求量3億件以上。夾片有多個主要參數，如錐度、牙形、剛度、表面粗糙度等，其中，錐度是最重要的設計指標，它表明在允許錐度變化范圍內的情況下，夾片所產生的夾緊力用以克服纜索承受橋梁重力所需要的拉力，同時又不至于產生過大的載荷而使夾片變形。

現有加工機床加工流程主要經過以下 9 道工序：鋸→鍛造→車錐①→車端面②→沖字→磨外錐→攻螺紋→鋸彈性槽→鋸開（分為均勻兩片）。其中上標為①～②數字的工序由工人人工將夾片送上數控車床高速旋轉的主軸上的脹緊套上。由于車床主軸高速旋轉，對手工上料的操作工人，存在極大的安全隱患。工人每天勞動8h，不斷重復上料、下料、檢測，工作很容易造成疲勞，一旦分神將會威脅到人身安全。

1 設計內容

本設計包括支架、下料管、推料氣缸、運料氣缸、給料板、給料氣缸、下料拔叉和下料氣缸，具體如圖1所示。使用時，夾片放置于下料管中，通過夾片重力作用落之出料口處，通過推料氣缸將夾片推送至給料板上，通過運料氣缸將給料板下移推至與車床主軸水平對齊處，再通過給料氣缸將給料板的夾片推送至車床主軸上。本設計能將夾片自動送至車床的主軸進行車削加工，解決了現有技術中手工上下料的問題，實現了夾片某道車削工序自動上下料。本設計使用安裝簡單，提高生產的安全性、可靠性和穩定性。減輕了勞動工人勞動強度，改善工人工作環境。

2 實施與應用

圖1 夾片機床自動上下料機的結構示意圖

夾片機床自動上下料機，包括支架、下料管、推料氣缸、運料氣缸、給料板、給料氣缸、下料拔叉、下料氣缸和給料器，下料管、推料氣缸、運料氣缸、給料板、給料氣缸、下料拔叉、下料氣缸和給料器均設置于支架上，下料管為兩端開口中空的管道結構，推料氣缸設置于支架的支撐板上，下料管通過支撐桿設置于支撐板的上方，且該下料管的下端口與支撐板之間的間距形成出料口，推料氣缸位于該出料口一側，給料板位于該出料口另一側。給料器為兩端開口中空結構，該給料器頂部開設有進料口，下料管固定設置于給料器頂部并通過進料口與給料器相貫通，該給料器靠近給料板的一端口即為出料口。運料氣缸設置于支架的支撐板上，運料氣缸與給料板連接，給料氣缸設置于給料板上，下料氣缸設置于支撐板上，下料拔叉與下料氣缸連接，下料拔叉一端設有U形槽，該U形槽位于車床主軸處，車床主軸位于支撐板下方，使用時，夾片放置于下料管中，夾片較大一端朝下，通過推料氣缸將夾片推送至給料板上，通過運料氣缸將給料板推至與車床主軸水平對齊處，再通過給料氣缸將給料板的夾片推送至車床主軸上。給料板上設有運料槽，運料槽包括槽板Ⅰ和槽板Ⅱ，槽板Ⅰ和槽板Ⅱ相對固定設置于給料板上，該槽板Ⅰ和槽板Ⅱ之間就間距形成運料槽，該運料槽一端口與出料口相對，所述運料槽中設有推板，該推板可沿著運料槽中移動，且該推板與給料氣缸連接。當夾片推送至給料板上時，該夾片可以落入運料槽中，起到定位的作用。給料板通過導向限位桿設置于支架的支撐板上，支撐板上開設有與給料板大小相等給料板通孔。給料板為移動前與支撐板位于同一水平面，當夾片被推至給料板上時，給料板通過運料氣缸下移至與車床主軸水平對齊處，再通過給料氣缸將給料板的夾片推送至車床主軸上，夾片完成機加工后由下料氣缸帶動撥叉運動，將夾片從車床主軸上推落下來，再進行下一個夾片加工。所述的導向限位桿為安裝有限位塊的導向桿，該導向限位桿可對給料板起到導向和限位的作用。

裝配過程：用螺栓將推料氣缸固定在支撐板上。將專用給料器安裝在支撐板相配的凹槽內并固定到位。用螺栓將給料氣缸固定在給料板上。將導向限位桿一端穿過支撐板上對應的孔位并固定在給料板相應的孔位上。用螺栓將下料抜叉固定在支撐板上。用螺栓將運料氣缸固定在支撐板上。用螺栓將支撐板與安裝板聯結在一起。用螺栓將安裝板固定在車床主軸上。本自動上下料機使用時可與現有的夾片機床連接使用。

使用時，可將多個夾片依次排列放置于下料管中，夾片較大一端口朝下，較小一端口朝上，通過夾片重力作用落之出料口處，通過推料氣缸將夾片推送至給料板上，通過運料氣缸將給料板推至與車床主軸水平對齊處，再通過給料氣缸將給料板的夾片推送至車床主軸上，車床主軸高速運轉，車床上的刀具對夾片進行加工，夾片完成機加工后由下料氣缸帶動撥叉運動，將夾片從車床主軸上推落下來，再進行下一個夾片加工。本自動上下料機可快速有效地將給料器中小端面朝上大端面朝下的夾片百分百推倒（此時夾片翻轉90°）。

3 結論

現有夾片生產中機床是主要的加工設備，在機床上加工夾片的工序是影響夾片產量提高的瓶頸。夾片機床自動上下料不僅能消除提高其產量的瓶頸工序且為夾片自動化全面實施奠定了堅實的基礎。目前，國內在這方面的研究尚處空白，因此，夾片機床自動上下料市場前景廣闊，而且投資少，回報高。夾片生產廠家可設計夾片車外錐的自動裝置，實現優質高產低成本。本發明成本可限于2000元以下，遠遠低于市場上同類產品，性價比非常高，經濟效益顯著。且本設計主要是進行上料和下料的工序，將現有手工上下料改成機械自動上下料，故可以安裝在現有的夾片加工機上，預防不能利用現有夾片加工機而需要進行改造，導致實現夾片自動化生產投資大、成本高。

目前，夾片生產自動化程度低：某公司月產夾片350萬件，兩班倒每班8h，每月按 22 天計算，一年生產夾片4200萬件。手工生產方式大大制約了夾片產量和銷量的提升。本發明比傳統方法提高效率 50%以上，且生產的夾片質量穩定，互換性好，滿足了大批量生產的要求。工人由原來的16人減少至4人，每年減少人工成本60萬元。同時加強了企業技術的更新換代，加快了企業自身的發展前景，提高社會競爭力，降低生產制造成本。