自動折彎機機械執(zhí)行系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計

自動折疊機是一種廣泛應(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。在該類設(shè)備中不同程度地存在著折彎時壓緊機構(gòu)工作穩(wěn)定性較差、調(diào)整不便、鎖緊機構(gòu)可靠性不高等問題,影響了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的進一步提高。為了解決這些問題,作者對自動折彎機機械執(zhí)行系統(tǒng)進行了創(chuàng)新設(shè)計。1自動折彎機的功能自動折彎機機械執(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)的壓緊機構(gòu)和折彎機構(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。通過對總功能的分析可知,其機械系統(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)。這些分功能與自動折彎機所要完成的一系列相互獨立的工藝動作相對應(yīng),并用樹狀功能圖(圖2)來描述。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個分功能。自動折彎機工作過程如下:①調(diào)整兩套中間壓緊機構(gòu)、折彎機構(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)過程中,不必對其進行調(diào)整,調(diào)整和緊固工作只在改變生產(chǎn)計劃,生產(chǎn)不同尺寸和形狀的工件時進行)。②鋼板放在工作臺預(yù)定位置后(靠限位開關(guān)控制),首先兩端壓緊機構(gòu)開始工作,將鋼板兩端壓緊。③兩端折彎機構(gòu)推動翻板轉(zhuǎn)動,實現(xiàn)鋼板兩端的折彎動作。④兩端壓緊機構(gòu)及折彎機構(gòu)返回初始位置。⑤中間壓緊機構(gòu)開始工作,將鋼板從中間部分壓緊。⑥中間鎖緊機構(gòu)動作,將裝有壓板的懸臂從自由端鎖緊以提高壓緊機構(gòu)工作的可靠性。⑦中間折彎機構(gòu)推動翻板轉(zhuǎn)動,實現(xiàn)鋼板中間部分的折彎動作。⑧中間壓緊機構(gòu)、折彎機構(gòu)、鎖緊機構(gòu)返回初始位置,加工任務(wù)完成。在工作過程中,各執(zhí)行機構(gòu)的工作時序由可編程控制器控制。2機構(gòu)運動方案的確定根據(jù)樹狀功能圖2、工作過程以及所設(shè)計的自動折彎機的自身特點,從功能、原理、運動規(guī)律、機械形式的創(chuàng)新、選擇、匹配及其相互組合的關(guān)系等方面,構(gòu)思實現(xiàn)上述分功能的機構(gòu)。附表列舉了完成上述工藝動作的對應(yīng)簡單機構(gòu),把各機構(gòu)進行組合后,機械運動方案的數(shù)目為:根據(jù)所設(shè)計的自動折彎機要求性能良好、結(jié)構(gòu)簡單緊湊、工作平穩(wěn)可靠、操作簡便、方便控制的特點,同時考慮到折彎機壓緊機構(gòu)和折彎機構(gòu)工作時受力比較大而且需要短暫保壓,因此,各執(zhí)行機構(gòu)的原動件應(yīng)優(yōu)先選擇擺動液壓缸,這將使運動方案的數(shù)量大大減少。通過對各種可能的方案進行分析對比,特別是考慮到被加工工件的尺寸、形狀特點,最終確定自動折彎機機械執(zhí)行系統(tǒng)運動方案如下:①兩端壓緊機構(gòu)和所有的折彎機構(gòu)以及中間鎖緊機構(gòu)均選用搖塊機構(gòu);②中間壓緊機構(gòu)由于受空間尺寸的限制,選用由平行四邊形機構(gòu)、齒輪機構(gòu)、搖塊機構(gòu)組成的組合機構(gòu)。以上各執(zhí)行機構(gòu)的原動件均為擺動液壓缸。上述執(zhí)行機構(gòu)的機構(gòu)運動簡圖如圖3所示。由圖3可以看出,雖然兩端壓緊機構(gòu)和所有的折彎機構(gòu)以及中間鎖緊機構(gòu)均選用了搖塊機構(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。自動折彎機機械執(zhí)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理簡圖如圖4所示。為了便于調(diào)整兩套中間壓緊機構(gòu)、折彎機構(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,將折彎機另一側(cè)端部和中間的一組壓緊及折彎機構(gòu)安裝在固定的工作臺上,工作過程中其位置保持不變;將折彎機另一側(cè)端部和中間的一組壓緊及折彎機構(gòu)安裝在可移工作臺上,在工作過程中其相對于固定工作臺的位置可根據(jù)生產(chǎn)要求進行調(diào)整。為使操作方便,可移工作臺安裝在兩根平行的導(dǎo)柱上并使用直線滾動軸承以減少摩擦,通過限位塊保證被加工工件的尺寸精度,可移動工作臺的調(diào)整緊固裝置采用摩擦緊固的形式如圖5所示。3中間壓緊機構(gòu)設(shè)計組合機構(gòu),采用密由搖塊機構(gòu)組成的兩端壓緊機構(gòu)在擺動液壓缸活塞桿的推動下工作,實現(xiàn)擺桿的往復(fù)擺動并帶動裝在擺桿上的壓板實現(xiàn)壓緊動作。通過合理設(shè)計機構(gòu)參數(shù),確保鋼板所受壓緊力合力的作用點位于鋼板折彎時發(fā)生塑性變形的位置,以提高壓緊的可靠性。折彎機構(gòu)在擺動液壓缸活塞桿推動下工作時,帶動翻板轉(zhuǎn)過100°,以補償鋼板折彎變形后回彈的影響。中間壓緊機構(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)相對簡單的搖塊機構(gòu)進行壓緊,而是采用了專門設(shè)計的包含平行四邊形機構(gòu)、齒輪機構(gòu)和搖塊機構(gòu)的組合機構(gòu)。中間壓緊機構(gòu)的壓板安裝在懸臂上并與平行四邊形機構(gòu)的連桿剛性聯(lián)接,運動形式為平動。為便于上料及卸料,中間壓緊機構(gòu)采用了懸臂方式并在其開放端增加中間鎖緊機構(gòu)。中間壓緊機構(gòu)完成壓緊動作后,由搖塊機構(gòu)組成的中間鎖緊機構(gòu),在擺動液壓缸活塞桿的推動下完成鎖緊動作,將懸臂的開放端固定在工作臺上,以提高中間壓緊機構(gòu)壓緊的可靠性。4機械執(zhí)行系統(tǒng)分功能的設(shè)計在自動折彎機機械執(zhí)行系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計過程中,通過對機械執(zhí)行系統(tǒng)總功能的分析,將總功能分解