一種全自動活塞“絲網”印刷生產線設計

摘 要 本文對“絲網印刷”的特點進行了簡要分析，將“絲網印刷”技術運用于活塞的耐磨樹脂涂層的加工，設計出了一套全自動活塞“絲網”印刷生產線設備。該生產線操作簡單，生產效率高，成本低廉，一次成型好，有效改進了活塞的涂層加工工藝，保證了活塞的耐磨性，提高了其使用壽命。

關鍵詞 絲網印刷 活塞 系統

中圖分類號：TH138文獻標識碼：A

1“絲網印刷”特點

近年來，汽車產業的不斷興起，導致生產供應出現井噴式增長，“活塞”作為汽車發動機中一個重要的工作零件，其工作時需要承受高溫高壓，要求零件具有足夠的強度與耐磨性，為了延長“活塞”的使用壽命，通常會在其表面增加耐磨樹脂涂層，以降低與活塞內孔的摩擦力，減少磨損。活塞涂層的加工有好幾種方法，就目前的生產工藝而言，采用“絲網印刷”是最經濟高效的一種手段。

“絲網印刷”是將絲織物、合成纖維織物或金屬絲網繃在網框上，采用手工刻漆膜或光化學制版的方法制作絲網印版。其設備簡單、操作方便，印刷、制版簡易且價格低廉，適應性強。由于絲網版柔軟，所需印刷壓力小，可進行曲面，凹面，紡織品，玻璃， 陶瓷，金屬表面均可印刷。

2全自動活塞“絲網”印刷生產線設計

本課題所研究設計了一種全自動活塞“絲網”印刷生產線，該設備具有操作簡單，生產率高，成本低廉，一次成型質量好等若干優點。所設計的整套生產線由以下9個模塊組成：（1）活塞進給系統;（2）活塞定位系統;（3）攝像檢測系統;（4）活塞方位調整系統;（5）活塞取放系統;（6）四工位轉盤系統;（7）活塞印刷系統;（8）活塞出料系統;（9）控制系統。下面對每個模塊分別進行介紹。

2.1活塞進給系統

采用電機驅動，鏈板為間歇運動，光電檢測控制轉停，鏈板上裝好隨行夾具，將清洗后的活塞放入隨行夾具（如圖1所示），活塞到指定工位進行定位，下一工位拍照確認擺放位置（是否放反），并將放反旋轉信號給機械手，機械手根據輸入信號進行夾取旋轉將活塞擺放正確，到下一工位等待機械手抓取，依次進行。隨形夾具間距250mm左右（限于空間，不宜過大），鏈板單次運送時間約2s，運動速度約0.1m/s，必須保證工件平穩運行。考慮到安裝空間需求，各個工位之間預留一個空工位。當然，活塞進給系統也可采用遞進式傳遞方式，其原理如圖2所示。

2.2活塞定位系統

該系統包括一個夾持氣缸，一對安裝于夾持氣缸上可夾持活塞側圓柱面的V型塊，一對可夾持活塞側平面的平行塊，平行塊位于V型塊下方且與V型塊通過彈簧相連接。平行塊先與活塞銷孔的側平面接觸，保證活塞周向角度，再通過V型塊夾持活塞頭部，保證活塞周向的位置。平行塊與V型塊通過彈簧連接，從而能夠適應不同直徑大小和側平面寬度的活塞。具體原理如圖3所示。

2.3攝像檢測系統

采用視覺系統實現對特征點所處區域位置進行自動識別，具體檢測原理如圖4所示。

首先，對特征點在要求位置的樣件（樣件位置正確）進行拍照;之后選取定義特征點，系統自動對特征點進行學習及區域定位;運行識別系統，系統自動識別所有產品特征點位置，并與樣件位置進行比較;輸出邏輯判斷信號，完成識別過程。由于是對樣件進行自定義學習，所以對產品類型及特征點類型有極強的適應能力，可以滿足不同尺寸產品，不同形狀或尺寸特征點的識別及位置判斷。對于同類型產品，只需學習一次，非常便于用戶操作。

2.4活塞方位調整系統

方向調整系統（如圖5）由豎直方向伺服、180靶住⑷薪羝鬃槌傘I弦還の慌惱障低辰枷翊斫峁蕕椒較虻髡低常較虻髡低癡攵孕枰墓ぜ？80靶？

2.5活塞取放系統

由上料機械手、定位機械手和下料機械手組成。其中，上料機械手與下料機械手結構形式一致，故以上料機械手為例進行說明。上料機械手由夾持氣缸，伺服進給，旋轉氣缸組成，如圖6所示。上料時活塞到達上料工位，定位機械手直線氣缸伸出，夾持氣缸夾緊氣缸下方平行平面進行氣缸二次定位，上料機械手下行并夾緊活塞，定位機械手退回原位，上料機械手上行，旋轉氣缸轉動，將工件送到旋轉圓盤4工位夾具系統。夾持氣缸最大限度為通用本技術方案所規定的活塞尺寸。

2.6四工位轉盤系統

伺服電機驅動轉盤間歇式轉動，伺服電機驅動印刷夾具轉動。活塞印刷夾具按工件規格制作，采用快裝快拆結構，并保證安裝牢固，精度高，存貯方便。印刷夾具內設滾輪卡子，卡住位置在機構死點附近以提供最大夾持力，保障系統的穩定性，具體如圖7所示。上料機械手上料時，頂針頂住印刷夾具中心推桿，機械手將活塞套在印刷夾具上，頂針退出，滾輪卡子將活塞完全固定，機械手夾持氣缸放松，機械手歸位進行下一次取料。轉盤上的夾具用防轉鎖死，防止夾具隨意轉動，離合與活塞接觸后用專用氣缸解鎖，保障活塞印刷順利進行。采用合理的離合裝置，在保證穩定性的同時提供最高精度的印刷質量。

2.7活塞印刷系統

印刷設備是配套公司主營產品，設備質量穩定可靠，此處不再贅述。

2.8活塞出料系統

出料輸送帶與鏈傳動或遞進式間歇性進料系統聯動，同時轉停。將印刷好的活塞送出印刷設備，進入干燥爐。

2.9控制系統

人機界面，多模板儲存，不同產品尺寸，只需輸入活塞直徑，自動調整印刷行程及高度。

3結語

本項目所設計的全自動活塞“絲網”印刷生產線是以精密伺服電機和高穩定氣動源件為動力，通過電動和氣動使之成機械運動，完成工件全自動輸送、印刷交替動作。本項目方案經過論證，結構合理，動作準確穩定，速度快，功能齊全，操作簡單方便。預期能完成每10s印刷一只直徑在100～150mm的合格活塞，而且設備能夠記錄產品的生產數量、模板和刮條的印刷數量。

基金項目：本課題項目來源：2018年度高校國內訪問學者“教師專業發展項目”——“一種全自動活塞“絲網”印刷生產線設計”，（項目編號：FX2018143）。

作者簡介：陳曉（1983-）男，漢族，浙江臺州人，研究生，臺州科技職業學院，講師。研究方向：機械CAD/CAM。

參考文獻

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