真空成型機(jī)穩(wěn)定性和精度提高的研究

徐敏， 李健

（廣西科技大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，廣西 柳州 545006）

0 引言

真空成型機(jī)應(yīng)用廣泛，是一種用于硅酸鈣板、石棉水泥瓦以及其它板材生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)上一道工序傳遞來(lái)的坯料進(jìn)行切邊、成型和堆垛時(shí)的機(jī)械加工設(shè)備。原有的設(shè)備主要由機(jī)架和裝在機(jī)架滑軌上的滑車組合而成，在滑車上裝有抽風(fēng)機(jī)、真空系統(tǒng)、橫刀架、吸模盤及成型模等部件。由于滑車驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)為擺桿式，當(dāng)滑車達(dá)到最大加速度時(shí)，滑車的晃動(dòng)會(huì)比較大，定位精度明顯下降［1］，而且當(dāng)滑車晃動(dòng)變大時(shí)，會(huì)引起真空成型機(jī)的發(fā)生故障的概率增高，維修的費(fèi)用變大，使用壽命縮短等問(wèn)題。為了降低加工時(shí)定位精度引起的誤差，減少維修支出的費(fèi)用，長(zhǎng)期保持對(duì)坯料的加工定位精度，改進(jìn)原有真空成型機(jī)的結(jié)構(gòu)是非常必要的。本文通過(guò)分析原有的真空成型機(jī)結(jié)構(gòu)，對(duì)其相應(yīng)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，目前該真空成型機(jī)已應(yīng)用于實(shí)踐，具有良好的使用效果，提高了生產(chǎn)效益。

1 原有真空成型機(jī)的結(jié)構(gòu)缺陷

牽引件直接與滑車聯(lián)接，組合剛度大，緩沖行程短，容易引起滑車的晃動(dòng)，對(duì)吸模盤、成型模、橫刀架等部件工作有重大影響［2］，而且當(dāng)滑車晃動(dòng)變大時(shí)，會(huì)引起真空成型機(jī)的發(fā)生故障的概率增高，維修的費(fèi)用變大，使用壽命縮短等一系列問(wèn)題。

動(dòng)力機(jī)構(gòu)通過(guò)牽引件與滑車聯(lián)接，由于該牽引件是擺桿式機(jī)構(gòu)，具有較長(zhǎng)的運(yùn)動(dòng)鏈，導(dǎo)致機(jī)構(gòu)占用空間大；工作時(shí)，擺桿各構(gòu)件的尺寸誤差及運(yùn)動(dòng)副中的間隙將產(chǎn)生較大的累計(jì)誤差，大大地降低了其運(yùn)動(dòng)精度和效率［3］。

抽風(fēng)機(jī)和真空系統(tǒng)置于滑車上，增大了滑車的負(fù)載，在傳動(dòng)時(shí)易產(chǎn)生系統(tǒng)慣性力，一般的平衡方法難以抵消，增大了滑車運(yùn)行時(shí)的動(dòng)載荷［4］，當(dāng)其行走至最大加速度時(shí)，滑車的晃動(dòng)比較大，定位精度明顯降低。運(yùn)行過(guò)程滑車的速度及加速度受到一定的影響。

2 改進(jìn)后真空成型機(jī)的結(jié)構(gòu)

改進(jìn)后的真空成型機(jī)在原有的技術(shù)基礎(chǔ)上改進(jìn)了一種合理、經(jīng)濟(jì)、使用效率高的新型真空成型機(jī)的結(jié)構(gòu)，如圖1所示。在機(jī)架5上設(shè)有滑軌，滑軌上則裝有滑車9，在滑車9上分別裝有前緩沖裝置10和后緩沖裝置8，前緩沖裝置的左側(cè)裝有活動(dòng)架17，如圖2所示，右側(cè)裝有固定架18，彈簧的兩側(cè)分別裝有減振器15［5］，拉桿14穿過(guò)固定架與活動(dòng)架相連接。在機(jī)架5上位于滑車9行程外的兩端分別安裝有一個(gè)具有索輪結(jié)構(gòu)的主動(dòng)導(dǎo)向輪12和從動(dòng)導(dǎo)向輪1，主動(dòng)導(dǎo)向輪12由擺線針輪減速機(jī)與電機(jī)構(gòu)成的動(dòng)力機(jī)構(gòu)13驅(qū)動(dòng)，鋼絲繩11作為主動(dòng)導(dǎo)向輪牽引件，通過(guò)前緩沖裝置10鋼絲繩與滑車9連接，鋼絲繩11的一端固定在前緩沖裝置9的拉桿上，另一端繞過(guò)主動(dòng)導(dǎo)向輪12和從動(dòng)導(dǎo)向輪1固定在后緩沖裝置8的拉桿上，從而把有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的牽引件與滑車9聯(lián)接起來(lái)［6］。在機(jī)架5左端裝設(shè)有一套抽風(fēng)機(jī)6和一套真空系統(tǒng)7。在滑車9上裝設(shè)有吸模盤部件2，成型模部件3，橫刀架部件4。

3 改進(jìn)后真空成型機(jī)的工作原理

改進(jìn)后的真空成型機(jī)通過(guò)數(shù)控操作系統(tǒng)控制著真空成型機(jī)的運(yùn)行，在輸送裝置上裝有傳感器，當(dāng)上一道工序的待工件傳送到輸送機(jī)上時(shí)，控制系統(tǒng)接收到信息，即指令裝有鋼絲繩11的牽引部件帶動(dòng)前緩沖裝置10的拉桿14動(dòng)作，從而驅(qū)動(dòng)滑車9往復(fù)運(yùn)動(dòng)，滑車移動(dòng)速度通過(guò)可編程序控制器控制擺線針輪減速機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)滑車在不同的工位上對(duì)輸送機(jī)上的待加工件進(jìn)行加工。其中橫刀架部件4的功能是對(duì)坯料進(jìn)行切邊，吸模盤部件2的功能是通過(guò)抽風(fēng)機(jī)6和真空系統(tǒng)7提供動(dòng)力對(duì)坯料進(jìn)行吸附，成型模部件3的功能是對(duì)坯料進(jìn)行快速成型加工。

圖1 改進(jìn)后真空成型機(jī)結(jié)構(gòu)

圖2 減振結(jié)構(gòu)

4 改進(jìn)前后方案對(duì)比

改進(jìn)前滑車的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是擺桿式，占用空間大，定位精度低；滑車與牽引件直接聯(lián)接，緩沖行程短，組合剛度大，容易引起滑車的晃動(dòng)，高速運(yùn)行不平穩(wěn)［8］；抽風(fēng)機(jī)和真空系統(tǒng)置于滑車上，增大了滑車的負(fù)載，當(dāng)其行走至最大加速度時(shí)，滑車的晃動(dòng)比較大，定位精度得不到保證。

改進(jìn)后動(dòng)力部件通過(guò)鋼絲繩帶動(dòng)滑車運(yùn)行，占用空間少，調(diào)整簡(jiǎn)單，移動(dòng)速度平穩(wěn)可靠，滑車的運(yùn)行最大加速度可達(dá)50 m/min，速度提高了16 m/min，提高率達(dá)40%；滑車與牽引部件之間通過(guò)緩沖裝置連接，緩沖裝置裝設(shè)有一個(gè)彈簧結(jié)構(gòu)，彈簧的兩側(cè)分別裝有減振器，滑車一方面借助緩沖裝置的彈性元件來(lái)緩和沖擊力，另一方面在彈性元件變形過(guò)程中，減振器將利用摩擦和材料內(nèi)部阻尼吸收沖擊能量［9］，因此當(dāng)滑車在行走至最大加速度時(shí)，其動(dòng)作仍然十分穩(wěn)定，無(wú)晃動(dòng)和沖擊現(xiàn)象，而且能夠保證加工時(shí)工件的準(zhǔn)確定位，從而降低故障率，延長(zhǎng)機(jī)器的使用壽命；抽風(fēng)機(jī)及真空系統(tǒng)置于滑車行程外左端，減輕了滑車的負(fù)載，降低了滑車運(yùn)行時(shí)的動(dòng)載荷，當(dāng)其行走至最大加速度時(shí)，滑車的晃動(dòng)比較小，定位精度明顯提高；該真空成型機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，改裝量少，造價(jià)低。

5結(jié)語(yǔ)

由于采用了改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)方案，保證了生產(chǎn)環(huán)節(jié)中對(duì)坯料的定位精度，防止了滑車工作時(shí)的晃動(dòng)，滑車調(diào)整方便，加工動(dòng)作穩(wěn)定可靠，加工表面質(zhì)量符合切邊、成型加工工藝要求，有效地提高了整臺(tái)機(jī)器的使用壽命，適應(yīng)了生產(chǎn)需要［7］。

本文主要針對(duì)原有真空成型機(jī)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，滑車快速運(yùn)行不平穩(wěn)，加工時(shí)定位精度不高等問(wèn)題，對(duì)該真空成型機(jī)的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)、滑車與牽引部件的聯(lián)接方式進(jìn)行了改進(jìn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了板材坯料的高效、穩(wěn)定、大批量生產(chǎn)。實(shí)際生產(chǎn)中，該真空成型機(jī)在滿足生產(chǎn)需要的前提下大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了加工輔助時(shí)間，提高了經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)其它同類零件生產(chǎn)也有借鑒意義。

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