電機用槽楔自動送料機的設計和制作

姚飛

（永濟優耐特絕緣材料有限責任公司技術部,山西 永濟 044502）

隨著市場的發展，在勞動密集型企業操作人員的薪酬是很大的開支，造成企業的生產成本增加，這就會出現生產的產品在市場上沒有競爭力，導致企業逐步退出市場。因此就迫切地需要發展自動化設備進行制造，本次設計和制作的非標設備——槽楔自動送料機，可以有效解決槽楔磨削過程中人工送料的缺點：人員數量多，勞動強度大、易發職業病、生產效率低下、質量不穩定等。它使用氣動推板代替人工送料，使用六個可旋轉的料倉進行儲料，實現一次操作后長期不用操作設備，達到自動送料的目的，逐步替代人工操作，且自動送料機操作簡單，現學現會，減少操作人員數量，降低人工成本，提高市場競爭力。

1 槽楔磨削的背景和現狀

1.1 槽楔磨削的背景

傳統的槽楔生產工藝不管是質量還是數量都是不能滿足的，因為傳統生產是靠操作人員一支一支送料，且不能間斷送料才能滿足需要，但是，實際生產中人員必須定時清理槽楔機，定期檢測尺寸，磨削槽楔頭部等，就會造成不能連續不斷的送料，而間斷送料就會導致質量問題頻發，生產效率低下，因此，迫切需要設計制作自動化送料設備，替代人工送料，減少人工成本和提升生產效率。

1.2 槽楔傳統磨削工藝的現狀（見圖1）

（1）槽楔在磨削過程中為了防止因粉末堆積而發生火災，需每30min 清理一次粉末，若專人清理粉末則增加人工成本。若塞槽楔員工清理粉末就會出現槽楔送料中斷，造成槽楔表面質量差，生產效率低。（2）操作人員在手工送料時長期保持一個姿勢送料，就會出現一些職業病，如長期坐后腰椎出現問題，手心通紅，手指磨破等。（3）手工送料時用力不勻，用力太大，槽楔通過砂輪過快，表面光潔度差；用力太小，通過太慢則生產效率低下；不用力時在砂輪下的槽楔表面易出現砂輪印，槽楔報廢。

2 自動送料機方案設計

2.1 總體方案設計

（1）總體方案。由于槽楔的種類有很多（約500 余種），其長度、寬度及厚度各不相同，因此，自動送料機在設計時必須考慮兼容性。本次設計根據不同槽楔尺寸和形狀，考慮實用性和可操作性，具體如下：①槽楔托盤采用多工位旋轉型式，一次儲料，長時使用，共設計6 個儲料倉位，待一個倉位槽楔毛坯使用完后自動旋轉至下一倉位；②使用氣缸和推板將儲料倉位最下層槽楔毛坯推進槽楔機，然后，推板退回，槽楔毛坯由于重力自動往下落；③在不同位置安裝檢測傳感器，檢測毛坯有無，推板前進、退回，工位旋轉等；④設定程序，可以根據槽楔尺寸長短設置推進速度和時間，保證可應用于所有槽楔生產。

（2）方案布局圖（見圖2）

圖1 傳統槽楔送料方式

圖2 自動送料機結構圖

2.2 儲料機構設計

（1）儲料機構設計在圓盤上，分為6 個料倉，每個料倉均采用固定光軸做槽楔毛坯的側邊基準，光軸組成一個尺寸可調的槽形空間，使用旋轉手柄調節槽形空間大小，滿足槽楔毛坯寬度尺寸不一致的兼容問題，保證槽楔毛坯在料倉內滑動順暢。

（2）每個料倉儲料約為100 ～120 件毛坯，一次可儲料600 ～720 件，由員工將毛坯填入料倉內，然后，毛坯通過重力和導板找正，進入推料槽內，等待推入槽楔機。

（3）增加空料檢測對射光電傳感器，保證設備穩定運行，及時發出需往料倉填料的提示。

2.3 推進機構設計

使用無桿氣缸推動槽楔毛坯，檢測到料倉內有毛坯時，推動推板前進，推進至槽楔機膠輪位置后推板和膠輪共同運動拖動毛坯進入槽楔機，這時，推板后退至原始位置，開始下一毛坯的推進。

2.4 旋轉機構設計

旋轉機構是為了保證6 個料倉可以旋轉，且旋轉后保證料倉和槽楔機導軌對正，本次設計中使用分度輪和凸輪相配合，達到六等分要求，另外，電機驅動帶動凸輪旋轉，旋轉到位后用銷軸鎖定，保證毛坯通過推進機構被順利推進槽楔機。

2.5 自動化程序及工藝流程設計

自動化程序設計為手動調節和自動調節，自動調節就是編制程序后自動循環，不用人員進行操作。另外，送料速度和時間可根據槽楔不同長度尺寸隨意調節，保證適用于任何槽楔的生產。

自動化工藝流程設計：（1）操作人員手工為多工位托盤式料倉裝槽楔毛坯物料；（2）儲料倉旋轉到位和槽楔機進料口對齊，并鎖死；（3）氣缸推進，槽楔毛坯被推進到槽楔機膠輪下方；（4）槽楔機膠輪和氣缸共同拖動槽楔毛坯前進；（5）傳感器檢測到氣缸送料到規定位置后，氣缸返回原位；（6）進行下一個送料循環；（7）若傳感器檢測到此料倉沒有槽楔毛坯，料盤自動旋轉到下一個料倉并鎖定，然后開始送料；（8）若傳感器檢測到下一料倉沒有槽楔毛坯，則三色燈指示報警，提示操作人員裝料。

3 效果評價

根據以上設計方案，制作出槽楔自動送料機，滿足了設計方案中提到的要求，達到了自動送料的需求，實現了自動化，節約了人工成本。通過長期使用并和傳統工藝進行對比，結果如下：

3.1 成本節約方面

改進前槽楔生產操作人員共計12 人，人員需要不停地手工塞槽楔。安裝了槽楔自動送料機后，槽楔班員工減少至8 人，抽調4 名員工至其他需要人員的班組生產，減少人員需求，每年槽楔生產節約人工成本20 萬元以上。

3.2 質量提升方面

改進前：人工操作時會因未進行連續送料造成加工脫節，槽楔上表面、側面會有砂輪印現象，影響外觀質量，使槽楔報廢率偏高，原材料浪費大，成本增加。

改進后：自動送料頻率一致不會出現槽楔在加工中脫節現象，大幅度減少了槽楔上表面、側面砂輪印等現象，減少原材料浪費，經過計算，預計每年可節約原材料費用5.3 萬元。

3.3 生產效率方面

改進前：人工手動進行送料，磨制槽楔時人員不能離開設備，勞動強度極大。12 名員工每天16h 倒班最多只能生產4 臺槽楔。

改進后：自動送料機投入使用后，以生產相同型號的槽楔對比，根據現場實際測驗，人工將料倉放滿時間為20min，可實現2h 無人操作，不間斷生產，8 名員工每天16h倒班最少可生產6 臺。根據以上對比，在人員減少4 人情況下，生產效率提高46%，滿足用戶的使用需求。

3.4 人員勞動強度方面

槽楔自動送料機投入使用后，操作人員的勞動強度大大降低，操作人員只需每隔2h 將槽楔毛坯裝入料倉即可，不用長時間坐在槽楔機邊送料，手心和手指也不會出現紅腫等現象，且此操作員工在給料倉裝完料后可以去幫扶本班組其他人員，降低整個班組所有人的勞動強度。

4 結語

近年來，我國在工業發展的同時機械自動化也發展迅速。制造性企業在保證質量的前提條件下，想發展唯一的辦法就是降低生產成本，提高生產效率。因此，必須逐步實現自動化，減少人員數量，節約人工成本。從槽楔自動送料機的實施效果來看本次設計實現了既定目標，既能節約人工成本，降低人員勞動強度，又能提升槽楔生產效率和生產的質量，為公司發展創造了效益，提高了利潤，今后在其他生產環節也需逐步推廣自動化。