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活塞環斜端麵全自動磨床的設計

2017-3-9 來源：重慶理工大學機械工程學院作者：胡榮麗馮文傑李秀陽原海波

摘要:主（zhǔ）要闡述了梯形活塞環斜端麵全自（zì）動磨床的設計（jì），該設計具有工件自動上（shàng）下料、複合加工、自動（dòng）對刀、自動理料的特點，大大提高了梯形活塞環的（de）加工（gōng）效率和精度。

關鍵（jiàn）詞:活塞環斜端麵;磨床;自動化

活塞（sāi）環在發（fā）動機中的工作環境（jìng）十（shí）分複雜和惡劣，它不但承受著燃燒室燃料燃燒所產生的高（gāo）溫（wēn），也承受著上下往複運動所產生的機械負荷。如果活塞環在（zài）加工中存在尺寸誤差或者瑕疵，將會嚴重影響其工作（zuò）甚至損壞發動機。

活塞（sāi）環的斜（xié）端（duān）麵可將環槽中的積碳排出（chū），有效防止（zhǐ）環結膠卡（kǎ）死（sǐ），向上運動能有效布油，向下運（yùn）動能有效刮（guā）油（yóu）。活塞（sāi）環斜端麵是一種應用於高速、大功率、高負荷發動機上的（de）優秀（xiù）結（jié）構。其尺寸參（cān）數如圖 1，材（cái）料為球墨鑄鐵，硬度 100 ～ 112 HＲB，表麵粗（cū）糙度（dù）Ｒa≤0． 4μm ，斜端麵平麵度≤0． 003 mm ，要求活塞環（huán）在上下料和加工的過程中（zhōng）外圓和端麵（miàn）都不得有擦傷的（de）痕跡。

1.設計思路

活塞環是一種生產量大、質（zhì）量（liàng）要（yào）求高的產品，為此我們設計了如圖 2 所示的（de）活塞環斜端（duān）麵全自（zì）動磨床，該機床主要（yào）由上下料滑台、工件（jiàn）頭架、自動理料裝置和複合加工滑台 4 大部件組成。

活塞（sāi）環屬（shǔ）於薄壁小型零件，目前我國大部分此類零件的加工都存在上下料繁瑣（suǒ）、加工精度差的不足。為此在此設計中，我們將上料、夾（jiá）裝、下料、理料全自動化，最大限度地減少人為因素造成的誤差同時大大降（jiàng）低勞動強度，提高了加工效率。

首先（xiān），由（yóu）推料氣缸帶動分料收圓推杆將工件分料收圓並定於 V 形（xíng）定（dìng）位槽內，然後送（sòng）料（liào）氣缸推動送料滑台（tái），同時，頭（tóu）架（jià）位移伺服電動機（jī）帶動工件頭架（jià）滑台朝縱導軌方向移動。當送料滑（huá）台的上料板上的活塞（sāi）環( 工件) 移（yí）動至與工件頭（tóu）架上的工件定位（wèi）裝置相對應時，通過推拉（lā）氣缸帶動支撐板轉動，使上料板翻轉後（hòu）工件能夠與工件頭架上定位盤上的定位孔正（zhèng）對。此時，上料（liào）翻轉氣缸推動上料板翻轉，當工件與定位盤上的定位孔正對後，上料推環氣缸（gāng）啟動，將工件推（tuī）入定位盤上的（de）定（dìng）位（wèi）孔內。同時，電磁（cí）吸盤通（tōng）電，將工件緊緊吸附在定位盤上，從而實現將工件（jiàn）安裝到工件頭架上並定。之後，上（shàng）料板複位，送料氣缸帶（dài）動送料滑台回到初始位置。

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

最後，送料滑台重新上料後朝複合加（jiā）工台（tái）方向移動，當下料杆與工件正對（duì）時，下料推環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（liào）旋轉氣缸帶動下料杆轉動，當下料杆（gǎn）套（tào）有工件的一端進入導向杆上（shàng）的通（tōng）槽時，工件滑入導向杆，並通過導向杆的導向移動至理（lǐ）料（liào）杆和存料（liào）杆上。此時，理料杆在理料電動機的帶動下轉動，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（zhì）存料杆的另一端，實現（xiàn）工件的理料。而同時，上（shàng）料（liào）板上的工件在送（sòng）料滑台的帶動下，其位置與工件頭架的工（gōng）件定位（wèi）裝置相對（duì）應。

重複上述過程，實現工件斜端麵的連續自動加工。

2.自動上下料滑台

由於工件是（shì）薄壁件且加工要求快速有效，所以進行自動上料裝置的設計是非常必要的（de）。如圖 3 所示（shì）通過 V 形槽與分料收圓推杆將由料筒（tǒng）落下的（de）工件收圓於（yú）工（gōng）裝夾具中並由上（shàng）料滑（huá）台送至上料工位，90°垂直翻轉台旋轉（zhuǎn） 90°，斜度旋轉台旋轉工（gōng）件斜麵角度 7°，使工件的（de）軸線與工件頭架的回轉軸線重合，並由固定於翻轉台上的上料推環氣缸將工件推入（rù）工件頭架中並由電磁吸盤吸緊。90°垂直翻轉台和（hé）斜度旋轉台的（de）旋（xuán）轉（zhuǎn）運動都是通過氣缸（gāng）驅動，死擋定（dìng）位，快捷可靠。工件加工完成後將上下料滑台送至下料工位，由旋轉接料杆將由推爪推出的工件下料轉移至理料機構進行整理，以便更便（biàn）捷地進行下一道工序（xù）的加工。

3.複（fù）合加工滑台

采用（yòng）先車後磨的加工工藝，不但減小了磨削量避免磨削燒傷，而且車削之後磨削切（qiē）入麵的形狀能更好地延（yán）長砂輪的壽命。采用直線電動機驅動車刀，利用傳感器（qì）測量車刀與工件之間的距離來調整頭（tóu）架的位置，從而（ér）減小了頭架的定位誤差，進（jìn）一（yī）步提高了工件的加工精度。

4.可調（diào）整頭架

由於活塞環型號（hào）種類很多，梯形活塞環端麵的（de）角度也各（gè）不相同。考慮到活塞環生產為同型號批量大規模生產，所以（yǐ）頭架的角度調整設計為（wéi）手動調節，在（zài）滿足需（xū）求的（de）前（qián）提下最大程度地降低成本。

本設計通過滑台底（dǐ）座上的軸與頭（tóu）架箱（xiāng）體上的孔來實現（xiàn）頭架的旋轉和定位（wèi），並經 4 根拉緊螺栓來實現工件（jiàn）頭架與（yǔ）底座之間的固定，從而適（shì）應不同角度斜端（duān）麵的加工。

5.結語

本機床（chuáng）能夠完成一組梯形活塞環的全自動上下料（liào）及（jí）數控加工，並有著較高的可靠性。將工件的（de）上下料和檢測、複合加工集於一體，大大提高了加工效率（lǜ）和加（jiā）工精度。

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