自動(dòng)折彎?rùn)C(jī)機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

自動(dòng)折疊機(jī)是一種廣泛應(yīng)用于冰箱、冰盒等行業(yè)的按規(guī)定形狀和大小折疊鋼板的設(shè)備。在該類(lèi)設(shè)備中不同程度地存在著折彎時(shí)壓緊機(jī)構(gòu)工作穩(wěn)定性較差、調(diào)整不便、鎖緊機(jī)構(gòu)可靠性不高等問(wèn)題,影響了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的進(jìn)一步提高。為了解決這些問(wèn)題,作者對(duì)自動(dòng)折彎?rùn)C(jī)機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)。1自動(dòng)折彎?rùn)C(jī)的功能自動(dòng)折彎?rùn)C(jī)機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)的總功能就是完成將鋼板折成如圖1所示的形狀,同時(shí)為適應(yīng)不同規(guī)格尺寸和形狀的鋼板的折彎加工,其一側(cè)的壓緊機(jī)構(gòu)和折彎?rùn)C(jī)構(gòu)的位置應(yīng)便于調(diào)整,其調(diào)整緊固裝置應(yīng)工作可靠、操作方便。通過(guò)對(duì)總功能的分析可知,其機(jī)械系統(tǒng)比較復(fù)雜,難以直接求得滿足總功能的系統(tǒng)解,所以把總功能分解成能直接求解的分功能(功能元)。這些分功能與自動(dòng)折彎?rùn)C(jī)所要完成的一系列相互獨(dú)立的工藝動(dòng)作相對(duì)應(yīng),并用樹(shù)狀功能圖(圖2)來(lái)描述。如圖2所示將總功能分解為調(diào)整緊固、兩端壓緊、兩端折彎、中間壓緊、中間鎖緊、中間折彎6個(gè)分功能。自動(dòng)折彎?rùn)C(jī)工作過(guò)程如下:①調(diào)整兩套中間壓緊機(jī)構(gòu)、折彎?rùn)C(jī)構(gòu)之間的工作位置,并用調(diào)整緊固裝置將其固定好(正常生產(chǎn)過(guò)程中,不必對(duì)其進(jìn)行調(diào)整,調(diào)整和緊固工作只在改變生產(chǎn)計(jì)劃,生產(chǎn)不同尺寸和形狀的工件時(shí)進(jìn)行)。②鋼板放在工作臺(tái)預(yù)定位置后(靠限位開(kāi)關(guān)控制),首先兩端壓緊機(jī)構(gòu)開(kāi)始工作,將鋼板兩端壓緊。③兩端折彎?rùn)C(jī)構(gòu)推動(dòng)翻板轉(zhuǎn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)鋼板兩端的折彎動(dòng)作。④兩端壓緊機(jī)構(gòu)及折彎?rùn)C(jī)構(gòu)返回初始位置。⑤中間壓緊機(jī)構(gòu)開(kāi)始工作,將鋼板從中間部分壓緊。⑥中間鎖緊機(jī)構(gòu)動(dòng)作,將裝有壓板的懸臂從自由端鎖緊以提高壓緊機(jī)構(gòu)工作的可靠性。⑦中間折彎?rùn)C(jī)構(gòu)推動(dòng)翻板轉(zhuǎn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)鋼板中間部分的折彎動(dòng)作。⑧中間壓緊機(jī)構(gòu)、折彎?rùn)C(jī)構(gòu)、鎖緊機(jī)構(gòu)返回初始位置,加工任務(wù)完成。在工作過(guò)程中,各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作時(shí)序由可編程控制器控制。2機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案的確定根據(jù)樹(shù)狀功能圖2、工作過(guò)程以及所設(shè)計(jì)的自動(dòng)折彎?rùn)C(jī)的自身特點(diǎn),從功能、原理、運(yùn)動(dòng)規(guī)律、機(jī)械形式的創(chuàng)新、選擇、匹配及其相互組合的關(guān)系等方面,構(gòu)思實(shí)現(xiàn)上述分功能的機(jī)構(gòu)。附表列舉了完成上述工藝動(dòng)作的對(duì)應(yīng)簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu),把各機(jī)構(gòu)進(jìn)行組合后,機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的數(shù)目為:根據(jù)所設(shè)計(jì)的自動(dòng)折彎?rùn)C(jī)要求性能良好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、工作平穩(wěn)可靠、操作簡(jiǎn)便、方便控制的特點(diǎn),同時(shí)考慮到折彎?rùn)C(jī)壓緊機(jī)構(gòu)和折彎?rùn)C(jī)構(gòu)工作時(shí)受力比較大而且需要短暫保壓,因此,各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件應(yīng)優(yōu)先選擇擺動(dòng)液壓缸,這將使運(yùn)動(dòng)方案的數(shù)量大大減少。通過(guò)對(duì)各種可能的方案進(jìn)行分析對(duì)比,特別是考慮到被加工工件的尺寸、形狀特點(diǎn),最終確定自動(dòng)折彎?rùn)C(jī)機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案如下:①兩端壓緊機(jī)構(gòu)和所有的折彎?rùn)C(jī)構(gòu)以及中間鎖緊機(jī)構(gòu)均選用搖塊機(jī)構(gòu);②中間壓緊機(jī)構(gòu)由于受空間尺寸的限制,選用由平行四邊形機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、搖塊機(jī)構(gòu)組成的組合機(jī)構(gòu)。以上各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件均為擺動(dòng)液壓缸。上述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖3所示。由圖3可以看出,雖然兩端壓緊機(jī)構(gòu)和所有的折彎?rùn)C(jī)構(gòu)以及中間鎖緊機(jī)構(gòu)均選用了搖塊機(jī)構(gòu),但由于具體用途不同,其具體結(jié)構(gòu)尺寸和形式各不相同。自動(dòng)折彎?rùn)C(jī)機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)圖如圖4所示。為了便于調(diào)整兩套中間壓緊機(jī)構(gòu)、折彎?rùn)C(jī)構(gòu)之間的工作位置,以適應(yīng)不同尺寸、形狀工件的生產(chǎn)要求,將折彎?rùn)C(jī)另一側(cè)端部和中間的一組壓緊及折彎?rùn)C(jī)構(gòu)安裝在固定的工作臺(tái)上,工作過(guò)程中其位置保持不變;將折彎?rùn)C(jī)另一側(cè)端部和中間的一組壓緊及折彎?rùn)C(jī)構(gòu)安裝在可移工作臺(tái)上,在工作過(guò)程中其相對(duì)于固定工作臺(tái)的位置可根據(jù)生產(chǎn)要求進(jìn)行調(diào)整。為使操作方便,可移工作臺(tái)安裝在兩根平行的導(dǎo)柱上并使用直線滾動(dòng)軸承以減少摩擦,通過(guò)限位塊保證被加工工件的尺寸精度,可移動(dòng)工作臺(tái)的調(diào)整緊固裝置采用摩擦緊固的形式如圖5所示。3中間壓緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)組合機(jī)構(gòu),采用密由搖塊機(jī)構(gòu)組成的兩端壓緊機(jī)構(gòu)在擺動(dòng)液壓缸活塞桿的推動(dòng)下工作,實(shí)現(xiàn)擺桿的往復(fù)擺動(dòng)并帶動(dòng)裝在擺桿上的壓板實(shí)現(xiàn)壓緊動(dòng)作。通過(guò)合理設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)參數(shù),確保鋼板所受壓緊力合力的作用點(diǎn)位于鋼板折彎時(shí)發(fā)生塑性變形的位置,以提高壓緊的可靠性。折彎?rùn)C(jī)構(gòu)在擺動(dòng)液壓缸活塞桿推動(dòng)下工作時(shí),帶動(dòng)翻板轉(zhuǎn)過(guò)100°,以補(bǔ)償鋼板折彎變形后回彈的影響。中間壓緊機(jī)構(gòu)由于受被加工工件形狀及尺寸的影響,不能采用結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的搖塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行壓緊,而是采用了專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的包含平行四邊形機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)和搖塊機(jī)構(gòu)的組合機(jī)構(gòu)。中間壓緊機(jī)構(gòu)的壓板安裝在懸臂上并與平行四邊形機(jī)構(gòu)的連桿剛性聯(lián)接,運(yùn)動(dòng)形式為平動(dòng)。為便于上料及卸料,中間壓緊機(jī)構(gòu)采用了懸臂方式并在其開(kāi)放端增加中間鎖緊機(jī)構(gòu)。中間壓緊機(jī)構(gòu)完成壓緊動(dòng)作后,由搖塊機(jī)構(gòu)組成的中間鎖緊機(jī)構(gòu),在擺動(dòng)液壓缸活塞桿的推動(dòng)下完成鎖緊動(dòng)作,將懸臂的開(kāi)放端固定在工作臺(tái)上,以提高中間壓緊機(jī)構(gòu)壓緊的可靠性。4機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)分功能的設(shè)計(jì)在自動(dòng)折彎?rùn)C(jī)機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)過(guò)程中,通過(guò)對(duì)機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)總功能的分析,將總功能分解