電機端蓋鉆孔自動化加工單元

項碩

摘要：在現代的工業自動化生產中，多品種的產品的制造存在兼容難、換產時間長、人工干預多等問題，導致生產線難以高效率運行。在了解了影響國內電機廠家生產效率的環節后，本文設計了一套基于端蓋鉆孔專機通過桁架機器人實現全自動化的端蓋鉆孔自動加工單元。

關鍵詞： 端蓋鉆孔專機;桁架機器人;自動化

近年來，隨著智能制造的發展需求，越來越多的行業引進自動化加工單元。而針對于國內電機行業，小批量多品種的端蓋鉆孔工序始終影響著生產效率，且鉆孔工序由人工操作完成，增加了人力成本。在了解了存在的問題后，本文設計了一套基于端蓋鉆孔專機通過桁架機器人實現全自動化的端蓋鉆孔自動加工單元。

1自動加工單元組成及其工作流程

1.1 自動加工單元整體組成

為滿足生產節拍，發揮自動加工單元最大效率，本設計中的自動化生產線由兩端蓋鉆孔專機、一套單機械手三軸桁架、兩套旋轉式料庫、兩個翻轉架組成。其布局均采用圖1所示，一臺旋轉料庫和一臺翻轉架服務于一臺端蓋鉆孔專機。

1.2 自動加工單元工作流程

本設計中的自動化生產線通過人工搬運將待鉆孔端蓋搬運至旋轉料庫上，留一空工位其余裝滿工件后人工操作啟動自動線，料庫旋轉至翻轉架取料處，翻轉架向下翻轉90°，通過翻轉架前端機械手抓取端蓋后再向上翻轉回原位，桁架機械手運行到翻轉架處抓取端蓋，機械手取料后運行到端蓋鉆機處上料，端蓋專機加工完成后，再由機械手取料搬運至翻轉架處，翻轉架前端手爪取料后，料庫旋轉一個工位，將空托盤運送至翻轉機構取料位置，翻轉架向下翻轉90°放件。

第一，自動加工單元主要模塊介紹

端蓋鉆孔專機：端蓋鉆孔專機由床身、主軸箱、動力頭、夾具、接屑盒、防護及驅動部件組成。由于電機端蓋孔的位置均布在大小兩個同心分布圓上，由于多孔群鉆的切屑力在進給方向上的進給分力較大，為減小作用在夾具固定板上的力過大，導致夾具固定板變形量過大，端蓋專機X方向采用左右兩主軸箱同時進給以抵消大部分進給分力。主軸箱安裝在滑板上在直線導軌上移動，進給電機通過同步帶驅動絲杠實現主軸箱的X方向移動。專機的夾具通過氣缸驅動，氣缸缸體安裝在夾具固定板上，氣缸桿端安裝在夾具移動板上，夾具移動板通過滑塊與主軸箱公用一根導軌。端蓋專機Y方向安裝3臺動力頭完成端蓋側面孔的加工，動力頭安裝在滑板上在直線導軌上移動，Y軸進給電機通過驅動絲杠實現動力頭的Y方向移動。在床身上對應夾具夾緊位置處設計成漏斗形，在加工中起導屑作用，將切屑集中在床身下方的接屑盒中。

桁架機器人：桁架機器人由橫梁、立柱、提升單元、機械手組成。桁架的橫梁、立柱均采用鋼結構材質，由立柱安裝在地面，再通過橫梁連接板將橫連固定，通過空心螺絲調整橫梁的水平度。橫梁上安裝直線導軌和斜齒條，提升單元通過其滑板上的滑塊安裝在橫梁導軌上，在通過與滑板相連的電機驅動齒輪實現提升單元在橫梁方向（Y方向）上的移動。提升單元滑板上裝有滑塊支撐架安裝滑塊，通過滑塊連接把有導軌和齒條的豎梁，在再通過滑板上的電機驅動齒輪實現豎軸在豎直方向（Z方向）上的移動。由于不同端蓋的厚度不同，端蓋在上料時需向鉆孔專機夾具固定板靠死定位，所以桁架機械手還有應該有一個第三軸設計在桁架的機械手上，實現其端蓋專機進給方向（X方向）的移動，機械手架通過導軌滑塊安裝在豎梁下端連接板上。機械手兩個爪塊通過導軌安裝在機械手架上，爪塊上安裝齒條，兩爪塊的齒條與機械手架中心的齒輪嚙合，實現兩爪塊的同步，再由氣缸驅動一側爪塊，實現機械手的松快、夾緊。

旋轉料庫：旋轉料庫是由料庫支架、安裝面板、托盤、耐磨條、鏈條、驅動組成。料庫支架安裝在地面，安裝面板把合在料庫支架上，安裝面板上安裝有耐磨條、驅動、從動機構，驅動和從動機構通過鏈輪鏈條連接，鏈條上分布有加長銷軸，將托盤通過定位孔定位在涂料條的固定位置均布，再安放在耐磨條上。通過驅動的旋轉帶動鏈條上的托盤實現旋料庫的運行。

翻轉架：翻轉架是由焊接（型材）支架、推拉氣缸、旋轉軸、旋轉臂、氣爪組成。翻轉臺支架底部固定在地面，將推拉氣缸缸體采用中間軸形式安裝在焊接支架上，旋轉臂與焊接支架通過旋轉軸連接起來，旋轉臂上留有連接孔，將推拉氣缸的桿端與旋轉臂連接孔連接，又在水平與豎直位置設置有緩沖器及死擋停，通過推拉氣缸實現旋轉臂的90°翻轉，在旋轉臂前端連接有氣爪，實現翻轉架的取料動作。

2結語

本設計通過端蓋鉆孔專用機床搭配桁架機器人的組合，能夠解決傳統自動化加工生產線無法解決的小批量、多品種產品的制造難題。能夠幫助國內電機行業在生產過程中減少人工參與、提高生產效率、節省成本，幫助其獲得良好的經濟效益。

參考文獻

[1]聞邦椿主編 . 機械設計手冊 [M]. 北京：機械工業出版社，2010.

[2]尹自榮，熊曉紅，駱際煥，等 . 數控上下料機械手的研究及應用 [J]. 鍛壓機械，1994（6）.

[3]現代實用機床設計手冊編委會編 . 現代實用機床設計手冊 [M]. 北京：機械工業出版社，2006.

[4]機械零件工藝性手冊[M]. 北京：機械工業出版社，1995.