自动折弯机机械执行系统的创新设计

自动折弯机机械执行系统的创新设计

自动折叠机是一种广泛应用于冰箱、冰盒等行业的按规定形状和大小折叠钢板的设备。在该类设备中不同程度地存在着折弯时压紧机构工作稳定性较差、调整不便、锁紧机构可靠性不高等问题,影响了产品质量和生产效率的进一步提高。为了解决这些问题,作者对自动折弯机机械执行系统进行了创新设计。1自动折弯机的功能自动折弯机机械执行系统的总功能就是完成将钢板折成如图1所示的形状,同时为适应不同规格尺寸和形状的钢板的折弯加工,其一侧的压紧机构和折弯机构的位置应便于调整,其调整紧固装置应工作可靠、操作方便。通过对总功能的分析可知,其机械系统比较复杂,难以直接求得满足总功能的系统解,所以把总功能分解成能直接求解的分功能(功能元)。这些分功能与自动折弯机所要完成的一系列相互独立的工艺动作相对应,并用树状功能图(图2)来描述。如图2所示将总功能分解为调整紧固、两端压紧、两端折弯、中间压紧、中间锁紧、中间折弯6个分功能。自动折弯机工作过程如下:①调整两套中间压紧机构、折弯机构之间的工作位置,并用调整紧固装置将其固定好(正常生产过程中,不必对其进行调整,调整和紧固工作只在改变生产计划,生产不同尺寸和形状的工件时进行)。②钢板放在工作台预定位置后(靠限位开关控制),首先两端压紧机构开始工作,将钢板两端压紧。③两端折弯机构推动翻板转动,实现钢板两端的折弯动作。④两端压紧机构及折弯机构返回初始位置。⑤中间压紧机构开始工作,将钢板从中间部分压紧。⑥中间锁紧机构动作,将装有压板的悬臂从自由端锁紧以提高压紧机构工作的可靠性。⑦中间折弯机构推动翻板转动,实现钢板中间部分的折弯动作。⑧中间压紧机构、折弯机构、锁紧机构返回初始位置,加工任务完成。在工作过程中,各执行机构的工作时序由可编程控制器控制。2机构运动方案的确定根据树状功能图2、工作过程以及所设计的自动折弯机的自身特点,从功能、原理、运动规律、机械形式的创新、选择、匹配及其相互组合的关系等方面,构思实现上述分功能的机构。附表列举了完成上述工艺动作的对应简单机构,把各机构进行组合后,机械运动方案的数目为:根据所设计的自动折弯机要求性能良好、结构简单紧凑、工作平稳可靠、操作简便、方便控制的特点,同时考虑到折弯机压紧机构和折弯机构工作时受力比较大而且需要短暂保压,因此,各执行机构的原动件应优先选择摆动液压缸,这将使运动方案的数量大大减少。通过对各种可能的方案进行分析对比,特别是考虑到被加工工件的尺寸、形状特点,最终确定自动折弯机机械执行系统运动方案如下:①两端压紧机构和所有的折弯机构以及中间锁紧机构均选用摇块机构;②中间压紧机构由于受空间尺寸的限制,选用由平行四边形机构、齿轮机构、摇块机构组成的组合机构。以上各执行机构的原动件均为摆动液压缸。上述执行机构的机构运动简图如图3所示。由图3可以看出,虽然两端压紧机构和所有的折弯机构以及中间锁紧机构均选用了摇块机构,但由于具体用途不同,其具体结构尺寸和形式各不相同。自动折弯机机械执行系统的结构原理简图如图4所示。为了便于调整两套中间压紧机构、折弯机构之间的工作位置,以适应不同尺寸、形状工件的生产要求,将折弯机另一侧端部和中间的一组压紧及折弯机构安装在固定的工作台上,工作过程中其位置保持不变;将折弯机另一侧端部和中间的一组压紧及折弯机构安装在可移工作台上,在工作过程中其相对于固定工作台的位置可根据生产要求进行调整。为使操作方便,可移工作台安装在两根平行的导柱上并使用直线滚动轴承以减少摩擦,通过限位块保证被加工工件的尺寸精度,可移动工作台的调整紧固装置采用摩擦紧固的形式如图5所示。3中间压紧机构设计组合机构,采用密由摇块机构组成的两端压紧机构在摆动液压缸活塞杆的推动下工作,实现摆杆的往复摆动并带动装在摆杆上的压板实现压紧动作。通过合理设计机构参数,确保钢板所受压紧力合力的作用点位于钢板折弯时发生塑性变形的位置,以提高压紧的可靠性。折弯机构在摆动液压缸活塞杆推动下工作时,带动翻板转过100°,以补偿钢板折弯变形后回弹的影响。中间压紧机构由于受被加工工件形状及尺寸的影响,不能采用结构相对简单的摇块机构进行压紧,而是采用了专门设计的包含平行四边形机构、齿轮机构和摇块机构的组合机构。中间压紧机构的压板安装在悬臂上并与平行四边形机构的连杆刚性联接,运动形式为平动。为便于上料及卸料,中间压紧机构采用了悬臂方式并在其开放端增加中间锁紧机构。中间压紧机构完成压紧动作后,由摇块机构组成的中间锁紧机构,在摆动液压缸活塞杆的推动下完成锁紧动作,将悬臂的开放端固定在工作台上,以提高中间压紧机构压紧的可靠性。4机械执行系统分功能的设计在自动折弯机机械执行系统的创新设计过程中,通过对机械执行系统总功能的分析,将总功能分解