高效換熱管矯直鋸切倒角一體成型系統(tǒng)研制

甘 悅

（珠海格力電器股份有限公司 珠海 519070）

引言

空調的換熱主要是通過高效換熱管完成的，換熱管的性能對空調的能效起決定性作用[1]。在空調的整個換熱系統(tǒng)里若高效換熱管的承壓或密封不足將直接影響空調的換熱效率；管內存在雜質將進入換熱系統(tǒng)，造成系統(tǒng)腐蝕或壓縮機損壞等質量隱患。

目前，在空調生產過程中，高效換熱管的裝配方式主要為將管從管板上的管板孔內穿入，換熱管的端部與管板端面平齊，然后通過脹管器的旋轉，使管徑擴大，產生塑性變形，從而達到承壓與密封效果[2]。

若高效換熱管的直線度不合格，將造成裝配困難或無法裝配；長度過長將造成成本的浪費及影響水室的安裝，過短又會造成承壓與密封不足，從而造成泄漏；若倒角存在毛刺將造成脹接后密封泄漏及毛刺進入換熱系統(tǒng)，造成質量隱患。

目前高效換熱管加工過程的矯直、鋸切、倒角、吹掃[3]，主要為手工加工，勞動強度大、自動化程度低，人工操作需精力集中，容易疲勞，加工質量狀態(tài)不受控。

采用一體成型系統(tǒng)能有效改善操作的勞動強度，將操作人員從重復、繁瑣的勞作中解放出來。實現(xiàn)生產效率提升的同時，解決加工質量不穩(wěn)問題，提升空調產品質量。

1 行業(yè)現(xiàn)狀

目前，空調用高效換熱管矯直、鋸切、倒角、吹掃4個加工動作各自成一道工序，且都是通過人工操作完成的。此外，各工序間的物料周轉也是通過人工操作完成的，勞動強度大、加工質量不受控，造成機組出現(xiàn)質量風險高。因此，降低員工的勞作強度、提升產品質量穩(wěn)定性勢在必行。

在高效換熱管矯直、鋸切、倒角、吹掃的加工過程中，其主要特點為單支加工；難點在于如何實現(xiàn)定尺鋸切、一次倒角成型及物料周轉等。因此，整個系統(tǒng)研發(fā)涉及如何實現(xiàn)物料的單支自動上下料、如何完成長度的定尺鋸切、自動倒角及物料周轉等問題。因此，一體成型體系包括整體軟硬件設計及工藝設計兩大部分。

2 一體成型系統(tǒng)硬件設計

整個系統(tǒng)主要集成如圖1，主要由上料機構1、矯直設備2、物料周轉機構3、精整設備4、PLC控制柜5組成。

圖1 系統(tǒng)主要組成

其中，上料機構1可實現(xiàn)高效換熱管矯直的單支自動上料；物料周轉機構3可實現(xiàn)物料矯直后向精整設備4的過渡；精整設備4可實現(xiàn)高效換熱管的鋸切、倒角、吹掃。

整個系統(tǒng)通過PLC控制柜5的控制實現(xiàn)聯(lián)動[4]。其工作邏輯關系為：人工將批量高效換熱管放到上料機構1后，上料機構1將物料自動單支送入矯直設備2進行矯直，矯直完成后通過物料周轉機構3實現(xiàn)物料向精整設備4的周轉，從而完成鋸切、倒角、吹掃。

2.1 上料機構的設計

上料機構1的主要組成如圖2。其主要作用為實現(xiàn)矯直的單支自動上料。整個上料機構1主要由頂升氣缸1a、限料氣缸1b、頂料氣缸1c、輸送鏈1d、限料擋板1e、電機1f、待上料區(qū)1g、預上料區(qū)1h、上料架1i組成。

圖2 上料架的主要組成

限料氣缸1b位置及行程可根據(jù)加工高效換熱管的不同外徑規(guī)格進行調整，使預上料區(qū)1g剛好可以容納1支高效換熱管，從而實現(xiàn)單支預上料。

限料擋板1e位置可根據(jù)不同的高效換熱管管徑進行調。其作用為使待上料區(qū)1g內高效換熱管單支有序排列、避免疊料。

頂料氣缸1c可將待上料區(qū)1g內的高效換熱管頂升落入輸送鏈1d內。

電機1f控制輸送鏈1d前進，實現(xiàn)將高效換熱管輸送進入矯直設備2。

2.2 物料周轉機構設計

物料周轉機構3主要組成如圖3，其主要作用為完成矯直后物料向精整設備的周轉。整個機構主要由夾緊氣缸3a、行程氣缸3b、擋料氣缸3c、擋板3d組成。

圖3 物料周轉機構的主要組成

高效換熱管從矯直設備出來后進入物料周轉機構3，當高效換熱管矯直完成后，夾緊氣缸3a夾緊高效換熱管，行程氣缸3b行程收縮將高效換熱管完全拖入物料周轉機構3內，緊接著行程氣缸3b將到位信號傳遞給夾緊氣缸3a，夾緊氣缸3a松開高效換熱管，行程氣缸3b恢復到原始位置。

高效換熱管進入物料周轉機構3后，擋料氣缸3c帶動擋板3d打開，高效換熱管沿斜面下滑落入精整設備4的輸送鏈上，從而實現(xiàn)高效換熱管矯直后向精整設備4的物料周轉。

2.3 精整設備設計

精整設備4的主要組成如圖4，其作用主要為完成高效換熱管的鋸切、倒角、吹掃。主要由輸送鏈4a、夾緊機構4b、吹掃機構4c、倒角機構4d、鋸切機構4e、導軌4f組成。

圖4 精整設備的主要組成

整個機構可在導軌4f上滑動調整，從而實現(xiàn)切換不同長度的高效換熱管進行生產。

整個系統(tǒng)由PLC聯(lián)動控制，高效換熱管在各個加工動作間的周轉主要通過伺服電機控制輸送鏈4a步進完成的；到達各個加工位置時，輸送鏈4a停止前進，夾緊機構4c將物料夾緊，各個機構進行加工，待加工動作完成后，夾緊機構4c松開高效換熱管，輸送鏈4a恢復前進，高效換熱管依次經過鋸切機構4e、倒角機構4d、吹掃機構4a完成加工及下料。

3 一體成型工藝設計

要實現(xiàn)高效換熱管矯直、鋸切、倒角、吹掃的一體成型，需解決鋸切過程的定尺及如何倒角問題。因此，一體成型工藝主要是通過定尺鋸切、倒角一次成型進行研制的。

3.1 定尺鋸切

目前行業(yè)上主要通過手工測量定尺進行鋸切的；一體成型要實現(xiàn)自動化的加工，需解決鋸切長度的自動定尺問題。

通過在鋸切前增加推平機構5，其主要作用為實現(xiàn)高效換熱管鋸切長度的自動定尺。推平機構的主要組成如圖5，5a為推平氣缸、5b為未推平的高效換熱管、5c為推平擋板、5d為推平后高效換熱管、5e為鋸切鋸片、5f為鋸切后高效換熱管。

推平擋板5c位置可根據(jù)高效換熱管的長度進行調整，從而實現(xiàn)鋸切不同的長度。推平擋板5c與鋸切鋸片5e的相對距離即為所鋸切下的長度。

3.2 倒角一次成型

目前行業(yè)上主要通過人工操作砂輪進行多次內外倒角，倒角質量不可控。要實現(xiàn)自動化倒角，需解決管口的多次倒角問題。通過開發(fā)倒角機構從而實現(xiàn)倒角的一次成型。

倒角機構4d的主要集成如圖6，整個系統(tǒng)主要由倒角裝置4d1、電機4d2、導軌4d3、行程氣缸4d4組成。

倒角裝置4d1可在電機4d2帶動下旋轉進行旋轉倒角。此外，倒角裝置4d1上有內、外倒角刀，倒角時實現(xiàn)內、外同時倒角。

電機4d2及倒角裝置4d1可在行程氣缸4d4的帶動下在導軌4d3上滑動，從而實現(xiàn)進行倒角及退出倒角。

加工過程中，高效換熱管到達倒角位置時，輸送系統(tǒng)6的伺服電機停止工作，從而使鏈條帶動高效換熱管停止前進，同時夾緊機構夾緊高效換熱管。此時，電機4d2啟動帶動倒角裝置4d1旋轉。然后行程氣缸4d4推動電機4d2與倒角裝置4d1前進至管口處進行倒角。倒角完成后，行程氣缸4d4帶動電機4d2與倒角裝置4d1后退，同時夾緊機構打開，輸送系統(tǒng)6的伺服電機恢復工作，通過輸送鏈帶動高效換熱管前進。重復以上動作，實現(xiàn)高效換熱管的連續(xù)倒角。

圖6 倒角系統(tǒng)主要集成

4 結束語

一體成型系統(tǒng)通過高效換熱管單支自動上下料、伺服電機步進控制及配合設備的聯(lián)動加工實現(xiàn)高效換熱管矯直、鋸切、倒角、吹掃一體成型。系統(tǒng)能較低成本的實現(xiàn)自動化生產，將員工從單一、重復的加工動作中解放出來，降低了員工的勞作強度，實現(xiàn)生產效率提升的同時，產品加工質量一致性高。