自動噴涂系統工裝夾具設計

張穎 孫偉權

【摘 要】通過對現有噴漆加工車間噴涂工件的工藝流程與實際操作的研究，找到加工過程中工件夾具的不足之處。根據生產實際需求，文章設計了一套具有自動夾緊工件功能并能夠自動翻轉工件的機械裝置。該機械裝置能自動夾緊工件并進行噴漆，避免人工使用噴槍的方式，減少對作業人員身體的傷害。同時，它可以在工件其中一面噴漆后自動翻轉工件，并對另一面進行噴漆，提高了噴漆效率。

【關鍵詞】夾具;自動夾緊;自動翻轉;噴漆

【中圖分類號】TP242.2 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2020）02-0056-02

根據工件生產加工工藝的要求，在工件出廠前需要進行表面噴漆處理，一方面通過噴漆可以對工件防腐防銹，保證工件的使用壽命，另一方面也能對工件起到美化的作用。常見的機械加工用噴漆方式多為人工使用噴槍對所要噴漆的表面進行噴涂作業，工作效率低。同時，油漆中含有很多有毒的揮發物質，作業工人極易吸入大量有害物質，威脅作業人員的健康。還有一些噴漆裝置需要手動進行夾緊工件，且只能對工件其中一面進行噴漆，不能自動轉動到另一面繼續噴漆，使用極其不便利，降低了噴漆效率。為了解決實際生產中存在的這些問題，迫切需要設計一套具有自動夾緊工件的功能并能夠自動翻轉工件的機械裝置。

1 噴涂加工工裝夾具的總體設計方案

設計此工裝夾具的目的在于提供一種機械加工用工件噴漆裝置，它能自動夾緊工件并進行噴漆，避免人工使用噴槍的方式，減少對作業人員身體的傷害，同時它可以在工件其中一面噴漆后自動翻轉工件，并對另一面進行噴漆，提高噴漆效率。

為實現上述目的，本設計采取下述技術方案：機械加工用工件噴漆裝置包括底座、傳動軸、電機一、夾緊驅動機構、移動機構、噴漆機構、2個驅動桿、2個夾爪、2個框架、2個倒“L”形架、2個翻轉機構及4個可制動萬向腳輪。工裝夾具的機械結構總裝配圖如圖1所示。

底座的下端面固定有4個可制動萬向腳輪，便于設備移動，并能夠制動防止加工作業時設備震動和移動。上述2個框架并列設置并沿縱向滑動安裝在底座的上端面上，每個框架上沿底座橫向分別滑動安裝。在2個框架之間，設有夾緊機構和翻轉機構。夾緊機構由2個倒“L”形架相對設置且二者之間通過傳動軸連接，倒“L”形架上面的驅動桿套在螺紋桿上，由雙向電機驅動螺紋桿完成夾緊和放松操作。2個倒“L”形架滑動安裝在2個框架之間。傳動軸的兩端分別穿出對應的倒“L”形架并安裝有翻轉機構，翻轉機構由鏈傳動、夾爪、電機一構成。同時，設備設有噴漆裝置和烤燈板。

2 夾緊機構和支撐機構設計

此夾緊機構采用雙向電機驅動2個螺桿進行轉動，兩側驅動機構與螺桿鏈接，完成兩爪夾緊和放松的往復運動。這類夾緊裝置結構簡單，安裝方便，操作簡單。

如圖2所示，雙向電機2-1的兩個輸出軸分別與對應的螺紋桿2-3的一端固定連接，每個螺紋桿2-3的另一端通過軸承三與支撐架2-2側壁均轉動連接，支撐架固定安裝在兩側的框架上，這種框架結構簡單，支撐效果好。雙向電機2-1的殼體固定在支撐架2-2的上端面上，每個驅動桿5的一端與對應的螺紋桿2-3均螺紋連接，每個驅動桿5均設有螺孔，每個螺孔與螺紋桿2-3同軸設置，螺紋桿2-3與對應的驅動桿5上的螺孔螺紋連接，驅動桿5的另一端固定在對應的倒“L”形架8的側壁上。倒“L”形架8上面設置夾爪，實現2個夾爪的夾緊和放松動作。夾緊驅動機構和支撐結構如圖2所示。

3 翻轉機構設計

由于待噴漆工件有不同的形狀結構，因此要保證裝置抓取在最牢固的位置，防止工件脫落。同時，抓取工件后的第一步噴漆作業完成后，還要對另外的平面進行噴涂，需要旋轉工件把待噴涂的面對準噴槍。為滿足以上需求，設計了翻轉機構。翻轉機構主要由鏈傳動、傳動軸、電機等實現。翻轉機構如圖3所示。

如圖3所示，主動鏈輪9-1固定套裝在傳動軸11上，其中一個翻轉機構9上的主動鏈輪9-1安裝在傳動軸11的軸管11-1上，另一個翻轉機構9上的主動鏈輪9-1安裝在傳動軸11的軸套11-2上，從動鏈輪9-2固定套裝在夾爪6的桿端，主動鏈輪9-1與從動鏈輪9-2之間通過傳動鏈9-3傳動連接。

2個夾爪需同時進行翻轉，兩側的主動鏈輪是通過傳動軸連接的。傳動軸11包括軸管及軸套。軸管的一端通過軸承一轉動穿出其中一個所述倒“L”形架8并穿出對應的翻轉機構9與電機一12的輸出軸固定連接，軸套的一端也通過軸承一轉動穿出另一個倒“L”形架8，軸套的另一端滑動套設在軸管的另一端上，且軸套與軸管之間花鍵連接。這樣的機構設計可以同時滿足夾緊和翻轉動作的實現。

4 移動機構設計

夾具在固定工件后，在前方進行噴涂，噴涂后需要用烤燈進行烘干，因此要設計移動機構，使得夾具能夠在噴槍和烤燈板之間進行移動，移動機構通過齒輪齒條的運動來實現。

電機通過電機架固定在所述底座對應的外側壁上，電機的輸出軸上固裝有齒輪，齒輪與齒條相互嚙合，齒條固定在其中一個倒“L”形架8對應的外側壁上，支架底部有“T”形滑塊，滑塊與底座上的滑槽進行滑動連接，完成夾具的移動。

5 輔助機構設計

輔助機構包括噴漆機構和烤燈板。噴漆機構由噴漆泵、漆箱及噴嘴構成。漆箱固定在底座的上端面上，噴漆泵固定在漆箱的上端面，噴漆泵的進口端與漆箱之間通過連接管一相連通，噴漆泵的出口端與噴嘴之間通過連接管二相連通，噴嘴對準2個夾爪6中間處，漆箱的上端面設有灌漆口，灌漆口處安裝有堵塞。機械加工用工件噴漆裝置還包括烤燈板，烤燈板下端固定在底座的上端面，與噴漆機構相背離，烤燈板在市面上采購即可。

6 結語

本文設計了一種噴涂加工用工件夾具機械裝置，完成后的夾具在噴涂車間進行了試用，根據生產工藝方案執行，并使用本夾具機械裝置進行噴涂，單件工件噴涂加工時間明顯縮短，夾緊效果好，自動翻轉工件進行另一面的噴涂，提高了噴涂效率。與現有技術相比，本設計的特點總結如下。

（1）本裝置設有傳動軸、夾緊驅動機構及夾爪，可以自動夾緊工件，省去人工手動夾緊，夾緊效果好。

（2）本裝置設有翻轉機構，可以在工件其中一側噴漆完畢后，自動翻轉至另一側，提高噴漆效率。

（3）本裝置設有減震彈簧，避免整個裝置在工作時震動頻率過大，影響整體穩定性。

（4）本裝置設有移動機構及烤燈板，當噴漆完畢后，可以將工件自動移至烤燈板處進行烘烤，使用方便，提高了工作效率。

參 考 文 獻

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