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加工U形箍专用自动机床的设计

供稿:工控网 2008/5/20 14:55:00

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1 前言

         U形箍是全自动洗衣机中紧固洗衣桶的专用零件(见图1)。由于该件生产工艺复杂,目前国内大多数洗衣机厂家的生产设备是从国外进口的,价格较高,提高了洗衣机的生产成本,而且该设备的维修难以保证。为此,我公司受某洗衣机厂委托设计和制造了加工U形箍用的自动机床。该机床的功能是通过送放料、校直、成形、弯半径R、定长、切断和拉延,将带料宽度为27.4mm,厚度为1mm的镀锌板料(整卷)加工成U形箍零件(见图2)。



图1 U形箍零件


图2 加工U形箍专用机床
1.料盘 2.成形切边(前三组) 3.成形(后四组) 4.定长 5.切断和拉延

2 总体方案

2.1 放送料

        该工序同时将两盘带料(带料盘尺寸250×1000×27.4)分别装入两料盘中,两料盘转轴可绕支座中心回转,当一盘料加工完后,只要将定位销拔起,底板带动两料盘转动180°,待用的另一盘料即可进入工作状态,这样可节省装卸料的辅助时间。

2.2 滚弯成形

        滚弯成形包括滚压成形和弯圆。滚弯成形是由七组辊轮在送进板料的同时作连续弯曲加工,前三组辊轮为校直切边,后四组辊轮为弯曲成形,最后弯R圆弧。设计要点:

(1)滚压成形速度:v=15-16 m/min

(2)主轴的驱动方式:上下等速驱动,主轴由低速大扭矩液压马达驱动(马达型号为:1QJM12-1.0),该液压马达转速可在4-160 r/min范围内任意调节,额定扭矩为1480Nxm。

(3)导向线的选择:为使板料从平板状态向前移动直至成形需要有水平导向线和垂直导向线。水平导向线从第一组辊轮开始到第七组辊轮为止,始终保持在同一水平面上,并以成形辊轮的节圆直径为基准。因U形箍零件为对称断面,所以垂直导向线与零件断面中心一致。

(4)辊轮节圆直径的确定:该专机设计成上下辊轮节圆直径(也称为孔型线)一致,在节圆上可以无滑移地送进成形材料。为了设计方便,我们将通过第一组辊轮直至最后一组辊轮的水平导向线和辊轮节圆直径相一致,并使节圆直径在每孔型中增加0.5%,朝着最后一组辊轮方向对材料给以拉伸,以防止弯曲和扭转。

(5)弯R圆弧:在U形箍零件中要求直径为523.5±1,为了达到这一要求,在弯R装置中采用半径可调节结构,通过试弯调整后使得弯出的零件能准确达到工艺要求。

2.3 定长装置

        沿成形零件径向弹性可移动装置中的小滚轮始终压在作连续移动的工件中,从而使小滚轮作纯滚动,小滚轮的纯滚动通过同步齿形带传至圆光栅编码器,这样,当圆光栅编码器输出的脉冲值达到设定值时,便发出信号给液压马达使其停止工作。只要通过调整设定的脉冲值就能方便准确地控制U形箍零件的周长(见图3)。


图3 定长装置
1.导向轮 2.U形箍零件 3.压轮 4.同步齿形带 5.圆光栅编码器 6.压缩弹簧

2.4 切断和拉延

         当定长装置测出U形箍零件的长度达到规定长后,液压马达便停止转动,使成形停止,此时由复合模中切料刀先将U形零件切断,而后通过对称的成形凸模拉延至图纸要求,最后全部退回原位。至此便完成了一个零件的加工,机床开始下一个自动循环。

2.5 液压传动系统

        液压系统中执行元件共有两个油缸(缸径分别为80和50),一个液压马达。为了能准确快速地使液压马达停止下来,在液压系统中设计了制动回路,这种回路的功能在于使执行元件平稳地由运动状态转换成静止状态,对油路中出现的异常高压和负压作出迅速反应,使制动时间尽可能短、冲击尽可能小。图4中液压马达在三位四通阀切换时,缓冲溢流阀B在规定的背压下实现制动。调压时必须保证PB=(1.05-1.1)PA。液压系统主要参数如下:

液压泵: YB1-10

电机功率: 5.5kW

系统额定工作压力: 12MPa


图4 液压系统原理图
C1——液压马达 C2——拉延油缸 C3——切断油缸

3 结束语

         由于该专机带动辊轮转动的齿轮由液压马达驱动,从而使整个齿轮箱结构紧凑,很方便地获得了成形所需要的低速大扭矩。另外将定长装置与液压马达的油路制动相结合,使U形箍直径得到快速而准确的控制。该机床已交付洗衣机厂使用近一年,稳定地达到批量生产的要求(生产节拍为12秒),而价格仅为进口同类机床的三分之一。实践表明,该机床的设计是成功的。

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