一種新型不銹鋼管快速整形設(shè)備的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

廖達(dá)檳，彭一航，陳開源

（佛山職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院，廣東 佛山 528137）

某企業(yè)針對多種不同規(guī)格的不銹鋼管（如下圖1），進(jìn)行自動化包裝生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)。整個(gè)包裝線工作流程為將不銹鋼管進(jìn)行切斷、整形、去毛刺、再將不銹鋼管移到下一個(gè)工位人工疊十層、手工纏繞，最后進(jìn)行裝箱、打包和碼垛。整個(gè)包裝過程至少需要十個(gè)工人。包裝效率低下，浪費(fèi)了大量人力、物力，包裝的質(zhì)量也較差。為了快速響應(yīng)市場需求，提高生產(chǎn)效率，降低人工成本，企業(yè)迫切需要開發(fā)一條不銹鋼管自動包裝線。本文研究的是一種不銹鋼自動包裝生產(chǎn)線中的快速整形設(shè)備，能反映和實(shí)現(xiàn)不銹鋼管的包裝效率，要求能達(dá)到將切斷好的不銹鋼管以100～200/分鐘的速度進(jìn)行整形及輸送出工作區(qū)域的技術(shù)指標(biāo)。整個(gè)整形設(shè)備的運(yùn)行作為自動包裝生產(chǎn)線的其中一道工序，只需要設(shè)備監(jiān)控人員1人，從而大大減少了生產(chǎn)工人的數(shù)量，大大降低了工人的勞動強(qiáng)度，提高了不銹鋼管包裝生產(chǎn)線的整體運(yùn)行效率，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

圖1 部分規(guī)格的不銹鋼管產(chǎn)品

1 快速整形設(shè)備的基本構(gòu)成

快速整形裝置主要由自動送料裝置、移動儲料裝置、整形裝置、支架等部分組成，如圖2所示。一種不銹鋼管快速整形設(shè)備，不銹鋼管通過自動送料裝置上的斜面滑落到移動儲料裝置中的槽位中，整形裝置4布置在設(shè)備的兩側(cè)完成不銹鋼管兩端的整形。動送料裝置、移動儲料裝置和整形裝置裝配于固定支架1上。

圖2 快速整形裝置結(jié)構(gòu)圖

工作流程如下：把待加工的不銹鋼管放置在入料板上，在重力作用下不銹鋼管會自動落入某個(gè)槽位上，并在槽位中排成一排，接著整形機(jī)構(gòu)中第一氣缸驅(qū)動沖頭固定板移動，使沖頭固定板上的各沖頭插入該槽位中的各不銹鋼管的端孔中進(jìn)行整形，同時(shí)在第二氣缸的作用下將該槽位上方第一根未整形的不銹鋼管頂起一定高度，此時(shí)第一氣缸復(fù)位，伺服電機(jī)驅(qū)動槽位架往前移動，使下一個(gè)槽位正對整形裝置，最后第二氣缸復(fù)位并進(jìn)行下一次整形，如此循環(huán)。

2 主要組成裝置的工作原理

2.1 移動儲料裝置運(yùn)行分析

移動儲料裝置主要由槽位架、伺服電機(jī)、直線滑軌、齒條、機(jī)架等零部件組成；槽位架上設(shè)置有多個(gè)槽位，每個(gè)槽位可以在豎直方向上存放多個(gè)不銹鋼管（即槽位的寬度與不銹鋼管的外徑基本相等，其高度為不銹鋼管外徑的幾倍）能夠同時(shí)對同一槽位上的所有不銹鋼管進(jìn)行整形。通過伺服電機(jī)帶動槽位架，使其槽位對準(zhǔn)整形裝置，整形裝置一次對該槽位的所有不銹鋼管進(jìn)行整形，然后伺服電機(jī)帶動槽位架，使下一個(gè)槽位對準(zhǔn)整形裝置并再一次進(jìn)行整形，如此循環(huán)。如圖3所示。

圖3 移動儲料裝置結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 自動送料裝置運(yùn)行分析

自動送料裝置由入料板、弧形板、第一導(dǎo)向板、第二導(dǎo)向板、側(cè)定位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、機(jī)架等零部件組成，如圖4自動送料裝置三維圖所示。

該裝置主要完成把待加工的不銹鋼管放置在兩塊入料板上，不銹鋼管會在重力作用下自動通過所述通道依次逐個(gè)的進(jìn)入槽位中，該自動送料裝置的結(jié)構(gòu)簡單，且送料可靠，送料精準(zhǔn)。入料板相背的一側(cè)各設(shè)置有一個(gè)側(cè)定位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，該側(cè)定位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)用于調(diào)節(jié)入料板的可用寬度（即用于放置不銹鋼管的空間的寬度）。可根據(jù)不同不銹鋼管的實(shí)際長度來調(diào)節(jié)可用寬度，以適應(yīng)不同長度的不銹鋼管的使用。

圖4 自動送料裝置三維圖

2.3 整形裝置運(yùn)行分析

整形裝置主要由沖頭固定板、沖頭、氣缸、圓柱部、頂塊等零部件組成，如圖5所示整形裝置三維效果圖。該裝置主要完成不銹鋼管的整形功能：整形時(shí)，第一氣缸的活塞桿伸出，使各沖頭進(jìn)入各不銹鋼管的端孔；沖頭插入不銹鋼管端孔的過程中，導(dǎo)向部先進(jìn)入，由于該部分的徑向尺寸較小，不會因?yàn)楣ぜ某叽缯`差和位置誤差而無法插入，最終當(dāng)圓柱部進(jìn)入端孔時(shí)能夠把端孔整形為標(biāo)準(zhǔn)的圓孔。

圖5 整形裝置三維效果圖

3 結(jié)語

本文設(shè)計(jì)的整形設(shè)備作為不銹鋼管包裝生產(chǎn)線的第一道工序，它的最大特點(diǎn)是能夠?qū)崿F(xiàn)對不銹鋼管快速自動化整形。

新型整形設(shè)備除了能夠完成實(shí)際的工作需求外，經(jīng)實(shí)踐證明還具有以下特點(diǎn)和優(yōu)勢。

（1）節(jié)約人工成本，由于各個(gè)機(jī)構(gòu)的動作都是通過程序來控制，整個(gè)整形的生產(chǎn)線只需要1名工人對設(shè)備工作的狀況進(jìn)行監(jiān)控和操作。

（2）每個(gè)裝置機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單合理，工作環(huán)境安全，不會因?yàn)槌绦蝈e(cuò)誤編寫和工人的誤操作威脅工人的人身安全。同時(shí)降低了工人的勞動強(qiáng)度。

（3）降低設(shè)備維護(hù)費(fèi)用，延長檢修周期2～3倍。大大節(jié)約了設(shè)備維護(hù)檢修成本。

本設(shè)備低碳安全環(huán)保，各個(gè)裝置的動作基本都是通過氣缸的動作完成。控制簡單且技術(shù)成熟，易使設(shè)備達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)，達(dá)到零排放。