自動(dòng)折線機(jī)核心技術(shù)研究與運(yùn)用

段國安

（深圳市金吉峰科技有限公司，廣東深圳 518000）

在自動(dòng)折線機(jī)中，焊線技術(shù)主要應(yīng)用于對(duì)固定塊、固定底座的連接上，即在設(shè)備移動(dòng)過程中分析折線塊的移動(dòng)規(guī)律，將電線折疊并固定于接件的待焊接部分，通過驅(qū)動(dòng)件驅(qū)動(dòng)滑塊。而折線塊在移動(dòng)過程中則需要推動(dòng)電線移動(dòng)，充分考慮電線插入孔內(nèi)情況，如此就能完成折線操作。

1 自動(dòng)折線機(jī)的基本結(jié)構(gòu)組成

一般來說，焊線自動(dòng)折線機(jī)的基本結(jié)構(gòu)組成包含以下幾部分：

（1）驅(qū)動(dòng)件部分，自動(dòng)折線機(jī)的底座主要用于將焊線自動(dòng)折線機(jī)構(gòu)固定于設(shè)備以及工作臺(tái)之上，配合折線對(duì)滑塊、折線塊進(jìn)行調(diào)整，確保折線塊也能固定連接到對(duì)應(yīng)滑塊上。同時(shí)滑塊傳動(dòng)連接驅(qū)動(dòng)件部分，直接推動(dòng)電線向前移動(dòng)，確保電線能夠順利插入孔內(nèi)。此時(shí)電線與插座彈片折彎并相互連接，如此就能順利完成折線操作。

（2）固定塊是自動(dòng)折線機(jī)底座上沿的重要元件，它在預(yù)設(shè)軌跡移動(dòng)方面表現(xiàn)出色，在驅(qū)動(dòng)件驅(qū)動(dòng)滑塊過程中，底座會(huì)根據(jù)預(yù)設(shè)軌跡進(jìn)行移動(dòng)，形成折線移動(dòng)軌跡。在此過程中，電線折疊固定于待焊接件指定部位上，特別是要在滑塊位置設(shè)置一個(gè)卡口，并將折線塊直接嵌入到卡口之內(nèi)。

就焊線自動(dòng)折線機(jī)整體機(jī)構(gòu)而言，需要確保折線塊遠(yuǎn)離滑塊端部位置，并在端部位置設(shè)置第一折線槽，按照相應(yīng)運(yùn)動(dòng)方向貫穿折線塊。如果折線塊在移動(dòng)過程中焊接件待焊位置穿過第一折線槽，則需要分析電線折彎部分，根據(jù)相關(guān)技術(shù)要求對(duì)焊線自動(dòng)折線機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析，了解機(jī)構(gòu)特征，再設(shè)置第二折線槽。一般來說，第二折線槽要設(shè)置于第一折線槽的側(cè)壁位置，并完全貫穿于第一折線槽，如此設(shè)計(jì)能夠保證折線塊順利完成電線折彎操作過程。在深入了解焊線自動(dòng)折線機(jī)構(gòu)過程中，還需要在固定塊上設(shè)置貫穿孔，分析待焊接件的焊接部分是否深入到貫穿孔中，要根據(jù)貫穿孔的深度來計(jì)算了解固定件位置，保證深入貫穿孔深度與固定件相對(duì)應(yīng)。

在分析焊線自動(dòng)折線機(jī)機(jī)構(gòu)過程中，還需要了解其底座第二滑槽內(nèi)的驅(qū)動(dòng)件驅(qū)動(dòng)情況，根據(jù)焊線自動(dòng)折線機(jī)構(gòu)變化分析擋板固定位置，確保固定板一端能夠與擋板本體直接連接。

2 自動(dòng)折線機(jī)的核心技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

2.1 固定電線技術(shù)應(yīng)用技術(shù)要點(diǎn)

自動(dòng)折線機(jī)可以將電線直接固定于某一點(diǎn)位置，采用焊線焊接方式固定并確保其導(dǎo)電性表現(xiàn)依然良好。一般來說，要在電線的待焊接位置專門開一小孔，將電線剝?nèi)ゾ€皮，再將銅線插入到小孔之內(nèi)，如此更方便焊接，同時(shí)也能確保焊接部件與電線實(shí)現(xiàn)相互電連連接關(guān)系。如果采用傳統(tǒng)焊接工藝，則需要交由操作人員將銅線直接插入到小孔之內(nèi)，通過人工手動(dòng)方式完成折線操作，等待折線操作完成以后，再交由焊接人員完成機(jī)械焊接過程。實(shí)際上，如此的人工手動(dòng)操作方式加工效率偏低且極大增加了人工成本，亟待改進(jìn)。

2.2 設(shè)計(jì)任意驅(qū)動(dòng)裝置應(yīng)用技術(shù)要點(diǎn)

在自動(dòng)折線機(jī)中要設(shè)計(jì)任意驅(qū)動(dòng)裝置，其中裝置設(shè)計(jì)對(duì)象可選，例如可以選擇舵機(jī)、電機(jī)、氣缸等。在設(shè)計(jì)過程中，要保證所設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)裝置中均為小體積驅(qū)動(dòng)件，如此更有利于匹配電機(jī)或舵機(jī)，減小驅(qū)動(dòng)件占用空間。在焊線自動(dòng)折線機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，則配合設(shè)備使用焊線自動(dòng)折線機(jī)構(gòu)，確保根據(jù)設(shè)備部件展開針對(duì)性設(shè)計(jì)，其中的插座彈片成型設(shè)備部件設(shè)計(jì)主要希望在焊線設(shè)計(jì)完成后再焊接。當(dāng)然，在固定連接滑塊時(shí)也需要分析其預(yù)設(shè)軌跡移動(dòng)情況，保證折線塊在移動(dòng)過程中能夠折疊固定于待焊接滑塊部位。為此，有必要在其內(nèi)部設(shè)置凸柱、收容孔，有效阻止折線塊過度滑動(dòng)。如果出現(xiàn)折線槽中折線垂直情況，則有必要設(shè)置第二折線槽，配合插座彈片分析第二折線槽的設(shè)計(jì)過程，主要設(shè)置大開口、小底部漏斗狀結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，固定塊也要與底座可拆卸固定位置進(jìn)行連接，且二者保持130 mm 設(shè)計(jì)距離，如此為插座彈片的折彎加工件設(shè)計(jì)安裝做好準(zhǔn)備。在折彎階段，還要對(duì)加工基底進(jìn)行分析，確保彎折折線兩道工序中的基底更換順利，避免在折彎后插座彈片相互分離，提高裝配工作質(zhì)量。另外，就是要減少工序中間時(shí)間，最大限度提高自動(dòng)折線機(jī)結(jié)構(gòu)的整體加工效率。

在自動(dòng)折線機(jī)焊線結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用過程中，必須分析其設(shè)備機(jī)構(gòu)中的擋板部分，確保做到擋板與底座相互連接，避免固定板與底座可拆卸連接不到位。要在固定板折線推塊設(shè)計(jì)過程中分析固定塊相對(duì)底座移動(dòng)位置，并將待焊接模塊固定于固定塊位置上。

3 自動(dòng)折線機(jī)的設(shè)計(jì)案例分析

3.1 自動(dòng)折線機(jī)中雙軸移動(dòng)夾持組件的基本概述

自動(dòng)折線機(jī)中的雙軸移動(dòng)夾持組件屬于新型公開的技術(shù)組件，其中就包含了夾持組件、雙軸滑移組件以及頂伸組件。不同組件之間的夾持臂作用不同，需要在設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行對(duì)稱連接，其中就運(yùn)用到了夾持塊。以頂伸組件為例，它與頂伸氣缸、主滑移板鉸鏈架相互連接，同時(shí)配合滑動(dòng)移板上端連接X、Y軸導(dǎo)軌，確保雙軸滑移到位，有效改善自動(dòng)折線機(jī)的自動(dòng)化可拆卸程度，全方位提高自動(dòng)折線機(jī)的產(chǎn)品彎折裁切效率，具體參考圖1。

圖1 自動(dòng)折線機(jī)結(jié)構(gòu)剖面

3.2 自動(dòng)折線機(jī)中雙軸移動(dòng)夾持組件的設(shè)計(jì)特征

在對(duì)自動(dòng)折線機(jī)中的雙軸移動(dòng)夾持組件進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中，需要了解其雙軸夾移動(dòng)夾持組件、雙軸滑移組件特征，具體如下。

（1）夾持組件在設(shè)計(jì)過程中涉及第一夾持臂以及第二夾持臂，二者通過直銷進(jìn)行連接，且對(duì)稱固連夾持塊設(shè)計(jì)也相當(dāng)?shù)轿?。在分析頂伸組件過程中，需要保證頂伸氣缸與鉸鏈架固連到位，同時(shí)分析鉸鏈孔位置，確保主滑移板上鉸鏈塊設(shè)計(jì)連接到位。

（2）要充分分析自動(dòng)折線機(jī)中的雙軸移動(dòng)夾持組件內(nèi)容，了解其組件特征。即第一夾持臂的中部位置應(yīng)該設(shè)計(jì)有限位塊，且它與第二夾持臂中部兩側(cè)位置還要設(shè)計(jì)擋邊配合定位機(jī)制，其目的就是保證自動(dòng)拆線機(jī)的雙軸移動(dòng)夾持組件設(shè)計(jì)到位，并在下端面位置設(shè)計(jì)傾角，其中的傾角角度設(shè)計(jì)范圍應(yīng)該控制在3°～10°以內(nèi)。在設(shè)計(jì)自動(dòng)拆線機(jī)的雙軸移動(dòng)夾持組件過程中，還需要參考X、Y軸導(dǎo)軌設(shè)置垂直方向，保證第一、第二夾持臂能夠?qū)崿F(xiàn)平行布置，深層次了解雙軸移動(dòng)夾持組件特征，需要在前端固連平衡塊位置設(shè)置滑槽，確保自動(dòng)折線機(jī)焊線機(jī)構(gòu)絕對(duì)平衡，雙軸滑移組件結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

3.3 自動(dòng)折線機(jī)中雙軸移動(dòng)夾持組件的設(shè)計(jì)方案

在自動(dòng)折線機(jī)中的雙軸移動(dòng)夾持組件進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中，需要了解其X、Y導(dǎo)軸的配合滑動(dòng)情況，保證設(shè)計(jì)氣缸滑塊與主滑塊有效固連，配合擋邊定位體現(xiàn)設(shè)計(jì)有效性。下文就對(duì)自動(dòng)拆線機(jī)中的雙軸移動(dòng)夾持組件進(jìn)行設(shè)計(jì)，提出設(shè)計(jì)方案。

要對(duì)夾持塊上下端面的傾角進(jìn)行設(shè)計(jì)，傾角角度設(shè)計(jì)在3°～10°范圍內(nèi)。同時(shí)要分析X、Y導(dǎo)軸垂直設(shè)置情況，保證所有夾持臂都能平行布置，在設(shè)計(jì)過程中也要保證滑塊平移設(shè)置到位，將平衡塊與自動(dòng)折線機(jī)結(jié)合起來，然后設(shè)置滑槽，配合雙軸滑塊移動(dòng)組件結(jié)構(gòu)來平衡自動(dòng)折線機(jī)整體部分。如此設(shè)計(jì)的好處就在于自動(dòng)折線機(jī)的雙軸移動(dòng)夾持組件能夠更好借助PLC 系統(tǒng)來控制各個(gè)設(shè)備內(nèi)滑塊，保證滑塊相互作用對(duì)夾持組件主滑移板進(jìn)行有效調(diào)整，實(shí)現(xiàn)雙軸滑移操作。如此對(duì)于改善自動(dòng)折線機(jī)的自動(dòng)化程度幫助較大，同時(shí)也能提高線材產(chǎn)品的整體彎折裁切效率（圖2）。

圖2中，自動(dòng)折線機(jī)的雙軸移動(dòng)夾持組件在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上希望采用到全新技術(shù)方案，配合頂伸組件、雙軸滑移組件進(jìn)行設(shè)計(jì)，再配合夾持臂連接過程分析固連夾持塊的固定連接程度。在設(shè)計(jì)夾持臂尾端時(shí)，則需要保證頂桿與鉸鏈架相互連接。與此同時(shí)，自動(dòng)折線機(jī)的導(dǎo)軌與氣缸滑塊也要相互連接，保證導(dǎo)軌滑動(dòng)配合X、Y軸進(jìn)行細(xì)致設(shè)計(jì)，配合定位夾持臂位置。

圖2 自動(dòng)折線機(jī)的雙軸移動(dòng)夾持組件結(jié)構(gòu)

就這一點(diǎn)來講，應(yīng)該確保夾持臂置于粗糙水平地面上，分析夾持臂尾端左端位置放置一個(gè)小物塊，圍繞頂桿與鉸鏈架位置設(shè)置參照物，確保頂桿與鉸鏈架與參照物相互距離相距達(dá)到4.5 m 左右甚至以上。在分析不同時(shí)刻過程中夾持臂的變化情況，同時(shí)做好自動(dòng)拆線機(jī)的移動(dòng)狀況，保證夾持臂與模板始終處于共同速度向右運(yùn)動(dòng)過程，保證夾持臂不會(huì)與設(shè)備相互碰撞，且碰撞時(shí)間相對(duì)偏短。在碰撞前后過程要分析木板速度大小不變，同時(shí)分析夾持臂中上滑塊運(yùn)動(dòng)方向相反，分析在運(yùn)動(dòng)過程中小物塊始終未離開模板。在該過程中，需要分析碰撞后1 s 時(shí)間對(duì)小物塊建立v-t圖線，確保夾持臂以及固定滑塊的質(zhì)量是小物塊質(zhì)量的15倍以上，其重力加速度g應(yīng)該取值為10 m/s2。當(dāng)然，要在這一設(shè)計(jì)過程中分析自動(dòng)折線機(jī)的設(shè)計(jì)技術(shù)問題：①要分析夾持臂與設(shè)備之間所產(chǎn)生的動(dòng)摩擦因素μ1，以及夾持臂與設(shè)備之間建立動(dòng)摩擦因數(shù)μ2；②要計(jì)算分析夾持臂的最小長度；③要分析夾持臂距離參照物的最終距離；結(jié)合常規(guī)解法分析碰撞后的夾持臂與自動(dòng)折線機(jī)是否共速，在分析小夾持臂運(yùn)行速度了解零時(shí)的自動(dòng)折線機(jī)速度。利用相對(duì)運(yùn)動(dòng)分析自動(dòng)折線機(jī)的加速度變化；④要了解夾持臂碰撞后到停止整個(gè)過程中的能量守恒定律變化，進(jìn)而完成整個(gè)自動(dòng)折線機(jī)的設(shè)計(jì)方案。

4 結(jié)束語

自動(dòng)折線機(jī)在設(shè)計(jì)與實(shí)踐應(yīng)用過程中都涉及到諸多核心技術(shù)內(nèi)容，這些核心技術(shù)內(nèi)容特征表現(xiàn)鮮明，可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊與元配件的任意組合，體現(xiàn)技術(shù)應(yīng)用優(yōu)越性與創(chuàng)新性。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，自動(dòng)折線機(jī)是能夠被應(yīng)用于多個(gè)工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的，其技術(shù)設(shè)計(jì)方案內(nèi)容豐富且技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用巧妙，在工業(yè)生產(chǎn)過程中為技術(shù)人員優(yōu)化設(shè)備操作提供了諸多便利條件，所以在未來必然要進(jìn)一步深入分析自動(dòng)折線機(jī)的核心技術(shù)內(nèi)容，確保其設(shè)備體系能夠發(fā)揮更大的價(jià)值作用。