農具去毛刺裝置的設計與開發(fā)

李傳波 劉燕

摘 要：由于農具沖壓類零部件精度要求較低，人工去毛刺勞動強度大，效率低。設計一種去毛刺裝置，通過對該裝置的結構組成和工作原理設計，分析該裝置的優(yōu)缺點及使用場合。

關鍵詞：毛刺;裝置;農具

一、技術背景

由于農具的使用場合和使用條件的原因，對農具的加工精度及成品粗糙度求比較低，但又由于農具在使用過程中受地域及氣候等使用條件的影響，不同季節(jié)或地域，需要將裝在同一驅動機構上的農具更換，人工裝拆或檢修農具的過程中發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有農具的表面比較粗糙，毛刺、棱角鋒利，經常出現(xiàn)誤傷操作者的現(xiàn)象，造成不必要的人身傷害。

由于農具的使用條件及使用要求，決定其供應量大、加工過程迅速和利潤低的性質，農具零件加工完成后采用人工打磨的方式不能滿足大批量供應市場需求，采用去毛刺、棱角機構，會增加企業(yè)的生產成本，不利于企業(yè)利益最大化。

在北方寒冷地區(qū)，凍土的犁耕要求具有高強度和硬度的農具。為增強農具在低溫狀態(tài)下工作時的硬度，在加工完成后還需要淬火處理，淬硬后的農具表面處理毛刺的工作難度進一步增大。為了解決上述問題，應設計一種結構簡單、成本低、可對農具類零件進行批量化處理的去毛刺裝置。

二、去毛刺裝置的結構組成及工作原理

該去毛刺裝置結構組成，是由支撐部分、驅動部分、安全防護部分三部分組成。如下圖：

支撐部分包括底座，底座是由下部底板和與下部底板焊接的上部支架組成，支架采用矩形管或角鋼或槽鋼焊接組成，為增強結構穩(wěn)定性，整個支架采用四周設加強筋的三角形結構。上部支架轉動連接有橫跨支架左右兩側的轉軸，轉軸的中間部分轉動連接有主軸，其主軸的其中一端與驅動機構連接，主軸另一端設置有滾筒，在滾筒內裝有石子和水等作為研磨材料。

驅動部分包括手動驅動裝置和電力驅動裝置。

手動驅動部分是由渦輪與蝸桿配合安裝，旋轉軸的一端安裝有渦輪，蝸桿一端連接有用于驅動蝸桿轉動的手輪。選用普通的單頭圓柱蝸桿即可達到傳動要求，為降低成本，采用車床或旋風銑加工即可，壓力角大小設計為常見的20°即可滿足使用要求。蝸桿的導程角要設計成小于嚙合輪齒間的當量摩擦角，使機構具有自鎖性，實現(xiàn)反向自鎖，即只能由蝸桿帶動蝸輪，而不能由蝸輪帶動蝸桿。便于滾筒在任意角度下定位。

電力驅動機構為直連的電機和減速機，減速機優(yōu)選擺線針輪減速機，性能穩(wěn)定，市場占有率高，成本低。

安全防護部分：為了防止零件在旋轉過程中滾出，輪蝸桿的外部設置防護罩，用于防止灰塵、雜質等異物掉落影響傳動。在滾筒端部安裝有蓋板，蓋板的中間部分設置透明板，這樣可以方便觀察滾筒內的工作情況。

（一）工作過程

將需要去毛刺和棱角的農具零件放入滾筒，根據(jù)零件的大小選擇相應直徑的石子放入滾筒，向滾筒內倒入設定體積的水，將蓋板與滾筒通過第二螺釘固定，搖動手輪，調整滾筒的仰角，以停機狀態(tài)下石子既不會堆積到滾筒的底部也不會堆積在蓋板內側為優(yōu)選角度。啟動電機，滾筒旋轉，通過透明板觀察到零件毛刺去除達到要求狀態(tài)即可停機，松開第二螺釘，取下蓋板，將零件取出。

（二）工作原理

裝置中滾筒與主軸連接，主軸與轉軸連接，轉軸由渦輪蝸桿驅動，通過渦輪蝸桿轉動，帶動轉軸轉動，進而改變主軸端部滾筒的傾角，工件在滾筒內與滾筒底部產生一定的摩擦力，去毛刺原理是將工件、水和石子放入滾筒，在滾筒內受離心力、摩擦力和重力的作用，沿拋物線運動，根據(jù)不同重量的零件，調整滾筒的傾角、轉速等參數(shù)，不同重量的工件由于重量不同按不同的脫離角離開滾筒邊緣向下滾動。過程中既有有序旋轉的也有沿滾筒底部向下滾動的，也有旋轉與滾筒件之間的相互碰撞，多種作用力下使得工件間接觸碰撞概率增大，去毛刺幾率增多，進而達到去毛刺效果。

渦輪蝸桿連接的滾筒為傾角式自鎖結構設計，調整好傾角后便可在蝸桿的自鎖作用下將傾角位置固定，無需鎖止結構，傾角式設計使得滾筒啟動平穩(wěn)、沖擊力小，在驅動機構的作用下轉動起來具有較大的慣性，節(jié)省一部分驅動力，節(jié)省成本的投入，該結構更具有經濟適用性。

三、該裝置實踐效果

（一）本發(fā)明通過電機和減速機帶動滾筒旋轉，滾筒內的農具零件和石子一起隨著滾筒旋轉，在滾筒內產生碰撞，將農具零件表面的毛刺和棱角打磨平整，同時還可以去掉工件中的油污與表面銹跡。

（二）手輪驅動渦輪蝸桿機構運動，通過轉軸傳動到主軸，實現(xiàn)主軸仰角的調整，并且利用渦輪蝸桿的自鎖功能，實現(xiàn)任意角度下的定位。

（三）滾筒端部設置蓋板，可有效防止農具零件及石子在隨滾筒旋轉的過程中撒落到滾筒外部;蓋板上設置透明板，可隨時觀察滾筒內的農具零件的去毛刺情況。

（四）研磨劑可以采用水、石子、氧化鋁、碳化硅、陶瓷材料或者石英石，研磨材料可以采用不同的形狀，譬如圓形、三角形、不規(guī)則的形狀等。

由于這種去毛刺裝置優(yōu)點結構簡單，價格低，使用方便，所以適合精度要求不高的沖壓件，或者粗加工后精度要求不高的零件，但是由于工作過程中工件與磨料混裝在滾筒內，在研磨過程中，零件所受沖力較大，可能會產生變形，所以零件不能選用空心材料或者剛性較差的材料研磨。缺點在高速旋轉過程中，噪音較大，可以單獨放置在無人的密閉車間。