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活（huó）塞環斜端麵全自動（dòng）磨床的設計

2017-3-9 來（lái）源：重（chóng）慶理工大學機械工程學（xué）院作者：胡榮麗馮文傑李秀陽原海波

摘要（yào）:主要闡述了梯形活塞環斜端麵全自動磨床的設計（jì），該（gāi）設計具有工件自動上下料、複合加工、自動對刀、自動理（lǐ）料的特點，大大提高了（le）梯形活塞環的加工效率和精度。

關鍵詞:活塞環斜端麵;磨床;自動化

活塞環（huán）在發動機中的工作環境十分複雜和惡劣，它不但承受著（zhe）燃燒室燃料燃燒所產生（shēng）的高溫（wēn），也承受著上下往複運動所產生的機械（xiè）負（fù）荷。如果活塞環在加工中存在尺寸誤（wù）差或者瑕疵，將（jiāng）會嚴重影響其工作甚至損壞發動機。

活塞環的（de）斜（xié）端麵可將環槽中的積碳排出，有效防止環結（jié）膠卡死，向上運動能有效（xiào）布油，向下運動能有效刮油。活塞環斜端麵是一種應用於高速、大功率、高負荷發動機上的優秀結構。其（qí）尺寸參數如圖 1，材料為球墨鑄鐵，硬度 100 ～ 112 HＲB，表（biǎo）麵粗糙度Ｒa≤0． 4μm ，斜端麵平麵（miàn）度≤0． 003 mm ，要求（qiú）活塞環在上下（xià）料和加工的過程中外圓和（hé）端麵都不得有（yǒu）擦（cā）傷的（de）痕跡。

1.設計思路

活塞環（huán）是一種生（shēng）產量大、質量要求高的產（chǎn）品，為（wéi）此我們設計了如圖 2 所示的活塞環斜端麵全自動磨床（chuáng），該機床主要由上下料滑台、工件頭架、自動理（lǐ）料裝置和複合加工滑台 4 大部件組（zǔ）成。

活（huó）塞環（huán）屬於薄（báo）壁小型零件，目（mù）前我國大部分（fèn）此類零件的加工都存（cún）在上下料繁瑣、加工（gōng）精度差的不足。為（wéi）此在此設計中，我們將上料、夾裝、下（xià）料、理料全（quán）自動化，最大（dà）限度地減少人為因素造成的誤差同時大大降低勞動強度（dù），提高了加工效率。

首先，由推料（liào）氣缸帶（dài）動分（fèn）料收圓推杆將工件分料收圓並定於 V 形定（dìng）位槽內，然（rán）後（hòu）送料（liào）氣缸推動（dòng）送料滑台，同時，頭架位移伺服電動機帶動工件頭架滑台朝縱導軌方向移動（dòng）。當送料滑台的上料板上的活塞環( 工（gōng）件) 移動至與工件頭架上的工件定位裝置（zhì）相對應（yīng）時，通過推拉氣缸（gāng）帶動支撐板轉動，使上料板翻（fān）轉後工件能（néng）夠與工件頭架上定位盤上的定位孔正對。此時，上料翻轉氣缸推動上（shàng）料板翻轉，當工件與定位（wèi）盤上的定位孔正對後，上料推環氣缸啟動，將工件推（tuī）入定（dìng）位盤上的定位孔內。同時，電磁吸盤通電，將工件緊緊吸附在定位盤上，從而實現將工（gōng）件安裝（zhuāng）到工件頭架上並（bìng）定。之後，上料板複（fù）位，送料氣（qì）缸帶動送料滑台回（huí）到初始位置（zhì）。

再次，位移伺服電動機帶動滾珠絲杠副（fù）推動（dòng）複合加工滑台移（yí）動，直至加工滑台上的刀（dāo）頭與工（gōng）件的內側麵位置相對應，這時，直線電動（dòng）機推動刀頭，直至刀頭與工件內側麵（miàn）接觸，通過工件頭架帶動工件轉動，實現車削加工。車削過（guò）程中，頭架驅動電動機帶動軸管轉動，軸管（guǎn）帶動定位盤及（jí）工件轉動，同時，頭架位移（yí）伺服電動機帶動工（gōng）件頭架滑台微量移動，從而完（wán）成工件斜端麵的車削加工（gōng）。車削加工（gōng）完成後，位移伺服電動機通過滾珠絲杠副繼續推動複合加工滑（huá）台移動，直至砂輪與工件端麵（miàn）接觸後，通過磨削電動機帶動砂輪轉動，同（tóng）時由於工件頭架帶動工件轉動，從而實現工件斜端麵的磨削加工（gōng）。加工完成（chéng）後，複合加工滑台回位。

最後，送料滑台重新上料後朝複（fù）合（hé）加工（gōng）台（tái）方向（xiàng）移（yí）動，當下料杆與工件正對時，下料推環（huán）氣缸通過下料推爪將工件推出，套入下料杆上。然後，通過下料旋轉氣缸帶動下料杆轉動，當下料杆套有工件的（de）一端（duān）進入導向杆上的通槽時，工件（jiàn）滑入導向杆，並通過導向杆（gǎn）的導向移動至理料杆和存料杆上。此時，理（lǐ）料杆在理料電動機的帶動下轉動（dòng），使工件的缺口與理料杆正對，進而使工件從理料杆上落下，僅套在存料杆上，並沿存料杆移動至存料杆的另一端，實現工件的理料。而（ér）同時，上料板上的工件在送料滑台（tái）的帶（dài）動下，其位置與工件（jiàn）頭架的工件定位裝置相對應（yīng）。

重複上述過程，實現工件斜端麵（miàn）的（de）連續自動（dòng）加工。

2.自動（dòng）上下料滑台

由於工件是（shì）薄壁件且加（jiā）工要求快速有效，所以進（jìn）行自動上（shàng）料裝置的設計是非常必（bì）要（yào）的。如圖 3 所示通過 V 形槽與分料收圓推杆將由料筒落下的工件收圓於工裝夾（jiá）具中並由上料滑台送至上料工位，90°垂直翻轉台旋轉 90°，斜度旋轉台旋轉（zhuǎn）工件斜麵角度 7°，使工（gōng）件的軸線與工件頭架的回轉（zhuǎn）軸（zhóu）線重合，並由固定於翻轉台（tái）上的上料推環氣缸將工件推入工（gōng）件頭架中並由電磁吸盤（pán）吸緊。90°垂直翻轉台和斜度旋轉台的旋轉運動都是通過氣缸驅動，死（sǐ）擋定位，快捷可靠。工（gōng）件加工完成後將上下料滑台（tái）送至下料工位，由旋轉接料杆將由推爪推出的工件（jiàn）下料轉移至理料機構進行整理，以便更便捷地進行下一（yī）道工序的加工。

3.複合加工滑（huá）台

采（cǎi）用先車後磨（mó）的加工工藝，不但減小了（le）磨削量避免磨削燒傷，而且車削之後磨削切（qiē）入（rù）麵的形（xíng）狀能更好地（dì）延長（zhǎng）砂輪的壽命。采用直線電動（dòng）機驅動車刀，利用傳感器測量車刀與工件之間的距離來調整（zhěng）頭架的（de）位置，從而減小了頭架的定位誤差，進一（yī）步提高了工件的加（jiā）工精（jīng）度（dù）。

4.可調整頭架

由於活塞環型號種類很多，梯形活塞環端（duān）麵的角度也各不相同。考慮到活塞環生產為同型號批量大規模生產，所以頭（tóu）架的角度調整設計為手動調（diào）節，在滿足需求（qiú）的前提下最大程度地降低（dī）成本。

本設計通過滑（huá）台底座上的軸（zhóu）與頭架箱體上的孔來實現頭架的旋轉和（hé）定位，並經 4 根拉緊螺栓來實現工件頭架與（yǔ）底座之間的固定，從而適應不同角度斜端麵的（de）加工。

5.結語

本（běn）機床能夠完成一組梯形活塞環的全自動上下料及數控加工，並有（yǒu）著較（jiào）高（gāo）的可（kě）靠性。將工件（jiàn）的（de）上下（xià）料和檢測、複合加（jiā）工集於一（yī）體，大大提高了加工效率和加工精度（dù）。

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