【導(dǎo)語】2016年1月28日，公司成功舉辦了“三維創(chuàng)新設(shè)計(jì)”比賽，參賽選手們在比賽中展示了豐富的創(chuàng)新設(shè)計(jì)作品，這些作品的設(shè)計(jì)靈感大都來自于解決公司日常生產(chǎn)工作中存在的問題，它們凝結(jié)了公司員工的智慧，為公司的生產(chǎn)技術(shù)改造貢獻(xiàn)了力量。本報(bào)將陸續(xù)展出比賽作品，敬請關(guān)注。
二等獎(jiǎng)作品
表面車間的自動(dòng)串料設(shè)備創(chuàng)新設(shè)計(jì)
先進(jìn)仿真技術(shù)研究所 林志塤
長期以來，公司表面防護(hù)車間的工件都是通過人工操作方式將表面處理前、后的套圈串入或卸下料籃上的芯桿（如圖1所示），這種現(xiàn)象存在操作者人數(shù)多、體力耗費(fèi)重、速度慢、效率低的問題。另外，操作者用手接觸套圈工件，不僅工件表面殘留的處理液會造成皮膚腐蝕或過敏，而且操作者手套上殘存的污跡會帶來工件表面的二次污染和腐蝕。
圖1 表面防護(hù)車間現(xiàn)場手工串料場景
為了減輕或消除以上生產(chǎn)問題，我們構(gòu)思了一種自動(dòng)串料設(shè)備（見圖2），實(shí)現(xiàn)由人工串料轉(zhuǎn)向機(jī)械自動(dòng)串料的過程，該設(shè)備主要包含兩個(gè)部分：
其一為移料機(jī)構(gòu)，將理料機(jī)喂送進(jìn)來的套圈和隔料環(huán)，通過移料桿的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)挑起和旋轉(zhuǎn)一定角度，喂入串料桿。
其二為串料機(jī)構(gòu)，將不斷送來的套圈和隔料環(huán)靠重力滑行逐步串入串料桿中；當(dāng)物料串滿時(shí)，電控部分實(shí)現(xiàn)移料機(jī)構(gòu)停機(jī)，串料輪盤旋轉(zhuǎn)45°，更換新的串料桿，然后繼續(xù)第二根串料；已串滿的料桿可由人工取下，并更換空料桿。
圖2 自動(dòng)串料設(shè)備的效果圖
圖3 給出了移料機(jī)構(gòu)的具體傳動(dòng)機(jī)構(gòu)圖。該部分的工作原理為電機(jī)通過鏈條帶動(dòng)曲柄旋轉(zhuǎn)，從而使連桿帶動(dòng)滑座沿導(dǎo)軌做水平左右滑動(dòng)，此時(shí)滑座上的齒輪在固定齒條的反作用力推動(dòng)下發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。移料桿在滑座移動(dòng)和齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)下，可實(shí)現(xiàn)固定角度（本設(shè)計(jì)取225°擺角）的往復(fù)旋轉(zhuǎn)，將套圈和隔料環(huán)穿入、挑起并最終轉(zhuǎn)移到串料桿上。其中，圖示A處的齒條的固定位置調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)移料桿擺動(dòng)角度的精確調(diào)節(jié)控制；圖示B處的螺母可在調(diào)節(jié)螺桿的驅(qū)動(dòng)下變換位置，可實(shí)現(xiàn)連桿機(jī)構(gòu)鉸接的滑座水平移動(dòng)距離的調(diào)節(jié)。
圖3 移料機(jī)構(gòu)的局部視圖
圖4為串料機(jī)構(gòu)的機(jī)械傳動(dòng)圖，其工作原理是：當(dāng)串料桿堆滿了套圈和隔套后，電機(jī)接到感應(yīng)開關(guān)的信號后啟動(dòng)并開始工作，通過同步帶驅(qū)動(dòng)槽輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)間歇式轉(zhuǎn)動(dòng)，串料盤轉(zhuǎn)過45°后電機(jī)立刻停止，此時(shí)二次循環(huán)串料開始。圖中A處所示的串料盤有八根串料桿，可實(shí)現(xiàn)間歇式的連續(xù)串料工作，提高設(shè)備的工作效率；B處的槽輪機(jī)構(gòu)，主要實(shí)現(xiàn)串料桿轉(zhuǎn)盤做固定角度45°間歇式擺動(dòng)，起到輪換串料的功效，便于人工卸下滿料桿和更換空料桿。
圖4 串料機(jī)構(gòu)的局部視圖
綜上所述，本設(shè)計(jì)的自動(dòng)串料設(shè)備結(jié)構(gòu)相對簡單，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)可靠，電控實(shí)現(xiàn)容易操作，串料過程不需要人工干預(yù)，大大減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。使用時(shí)，該設(shè)備需與理料機(jī)配合使用，當(dāng)喂料道數(shù)增加，可在一次串料時(shí)實(shí)現(xiàn)多個(gè)套圈的串料動(dòng)作，可成倍提高加工效率。當(dāng)然，鑒于技術(shù)保密的需求，本設(shè)計(jì)著重闡述自動(dòng)串料設(shè)備的工作原理，對設(shè)備結(jié)構(gòu)的每一個(gè)零件并未做詳細(xì)設(shè)計(jì)，或多或少存在一些不足之處。所以，如需加工制造專機(jī)，需要對模型進(jìn)行二次規(guī)劃和細(xì)部設(shè)計(jì)加以完善，這樣可降低零件的加工和制造難度，提高裝配精度，減少裝機(jī)調(diào)試可能遇到的問題。
三等獎(jiǎng)作品
三工位裝配工裝設(shè)計(jì)
工藝與設(shè)備研究所 洪志鵬
三工位裝配工裝是針對某產(chǎn)品裝配時(shí)所遇到的問題而設(shè)計(jì)的。當(dāng)前某產(chǎn)品裝配時(shí)，需要人工將內(nèi)圈進(jìn)行扶正后，再內(nèi)圈沖壓入外模內(nèi)球面里面。一旦操作員沒有扶正內(nèi)圈進(jìn)行沖壓，就會造成磕碰傷，因此該產(chǎn)品裝配時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)質(zhì)量不穩(wěn)定。操作員將手臂直接在放置在沖床沖頭下作業(yè)，一旦思想不集中或者操作疏忽，就有可能造成工傷事故，存在較大安全隱患。
針對存在的質(zhì)量和安全問題，我們提出采用“上料——沖壓裝配——下料”三工位自動(dòng)化裝配方式來解決上述問題。三個(gè)工位相互獨(dú)立：上料工位主要有兩個(gè)部分組成，一個(gè)是扶正限中合件，用于對內(nèi)圈進(jìn)行扶正限中；另一個(gè)是開合放置座合件，用于對外圈進(jìn)行定位夾緊。沖壓裝配工位的壓裝臂與沖床沖頭相連，將內(nèi)圈沖壓進(jìn)入外圈內(nèi)球面。下料工位的手輪一碰到開合輪，整個(gè)開合放置座合件就會打開，裝配后的產(chǎn)品就會掉入料筒中。三個(gè)工位又緊密銜接：實(shí)現(xiàn)三個(gè)工位緊密銜接的是自動(dòng)化轉(zhuǎn)盤，該轉(zhuǎn)盤采用螺旋方式將沖床沖頭的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)角度為120°。
這種自動(dòng)化裝配方式能夠使生產(chǎn)效率大大提高，而且還能保證裝配質(zhì)量，可謂前景廣闊。不僅僅如此，一旦有需要，可以將三工位裝配改造成“外圈上料——內(nèi)圈上料——沖壓裝配——下料”四工位裝配實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化，完全解放勞動(dòng)力。
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