【導語】2016年1月28日，公司成功舉辦了“三維創(chuàng)新設計”比賽，參賽選手們在比賽中展示了豐富的創(chuàng)新設計作品，這些作品的設計靈感大都來自于解決公司日常生產(chǎn)工作中存在的問題，它們凝結了公司員工的智慧，為公司的生產(chǎn)技術改造貢獻了力量。本報將陸續(xù)展出比賽作品，敬請關注。
二等獎作品
表面車間的自動串料設備創(chuàng)新設計
先進仿真技術研究所 林志塤
長期以來，公司表面防護車間的工件都是通過人工操作方式將表面處理前、后的套圈串入或卸下料籃上的芯桿（如圖1所示），這種現(xiàn)象存在操作者人數(shù)多、體力耗費重、速度慢、效率低的問題。另外，操作者用手接觸套圈工件，不僅工件表面殘留的處理液會造成皮膚腐蝕或過敏，而且操作者手套上殘存的污跡會帶來工件表面的二次污染和腐蝕。
圖1 表面防護車間現(xiàn)場手工串料場景
為了減輕或消除以上生產(chǎn)問題，我們構思了一種自動串料設備（見圖2），實現(xiàn)由人工串料轉(zhuǎn)向機械自動串料的過程，該設備主要包含兩個部分：
其一為移料機構，將理料機喂送進來的套圈和隔料環(huán)，通過移料桿的機構運動實現(xiàn)挑起和旋轉(zhuǎn)一定角度，喂入串料桿。
其二為串料機構，將不斷送來的套圈和隔料環(huán)靠重力滑行逐步串入串料桿中；當物料串滿時，電控部分實現(xiàn)移料機構停機，串料輪盤旋轉(zhuǎn)45°，更換新的串料桿，然后繼續(xù)第二根串料；已串滿的料桿可由人工取下，并更換空料桿。
圖2 自動串料設備的效果圖
圖3 給出了移料機構的具體傳動機構圖。該部分的工作原理為電機通過鏈條帶動曲柄旋轉(zhuǎn)，從而使連桿帶動滑座沿導軌做水平左右滑動，此時滑座上的齒輪在固定齒條的反作用力推動下發(fā)生轉(zhuǎn)動。移料桿在滑座移動和齒輪轉(zhuǎn)動的驅(qū)動下，可實現(xiàn)固定角度（本設計取225°擺角）的往復旋轉(zhuǎn)，將套圈和隔料環(huán)穿入、挑起并最終轉(zhuǎn)移到串料桿上。其中，圖示A處的齒條的固定位置調(diào)節(jié)，可實現(xiàn)移料桿擺動角度的精確調(diào)節(jié)控制；圖示B處的螺母可在調(diào)節(jié)螺桿的驅(qū)動下變換位置，可實現(xiàn)連桿機構鉸接的滑座水平移動距離的調(diào)節(jié)。
圖3 移料機構的局部視圖
圖4為串料機構的機械傳動圖，其工作原理是：當串料桿堆滿了套圈和隔套后，電機接到感應開關的信號后啟動并開始工作，通過同步帶驅(qū)動槽輪機構實現(xiàn)間歇式轉(zhuǎn)動，串料盤轉(zhuǎn)過45°后電機立刻停止，此時二次循環(huán)串料開始。圖中A處所示的串料盤有八根串料桿，可實現(xiàn)間歇式的連續(xù)串料工作，提高設備的工作效率；B處的槽輪機構，主要實現(xiàn)串料桿轉(zhuǎn)盤做固定角度45°間歇式擺動，起到輪換串料的功效，便于人工卸下滿料桿和更換空料桿。
圖4 串料機構的局部視圖
綜上所述，本設計的自動串料設備結構相對簡單，機構運動可靠，電控實現(xiàn)容易操作，串料過程不需要人工干預，大大減輕了工人的勞動強度，提高生產(chǎn)效率。使用時，該設備需與理料機配合使用，當喂料道數(shù)增加，可在一次串料時實現(xiàn)多個套圈的串料動作，可成倍提高加工效率。當然，鑒于技術保密的需求，本設計著重闡述自動串料設備的工作原理，對設備結構的每一個零件并未做詳細設計，或多或少存在一些不足之處。所以，如需加工制造專機，需要對模型進行二次規(guī)劃和細部設計加以完善，這樣可降低零件的加工和制造難度，提高裝配精度，減少裝機調(diào)試可能遇到的問題。
三等獎作品
三工位裝配工裝設計
工藝與設備研究所 洪志鵬
三工位裝配工裝是針對某產(chǎn)品裝配時所遇到的問題而設計的。當前某產(chǎn)品裝配時，需要人工將內(nèi)圈進行扶正后，再內(nèi)圈沖壓入外模內(nèi)球面里面。一旦操作員沒有扶正內(nèi)圈進行沖壓，就會造成磕碰傷，因此該產(chǎn)品裝配時經(jīng)常出現(xiàn)質(zhì)量不穩(wěn)定。操作員將手臂直接在放置在沖床沖頭下作業(yè)，一旦思想不集中或者操作疏忽，就有可能造成工傷事故，存在較大安全隱患。
針對存在的質(zhì)量和安全問題，我們提出采用“上料——沖壓裝配——下料”三工位自動化裝配方式來解決上述問題。三個工位相互獨立：上料工位主要有兩個部分組成，一個是扶正限中合件，用于對內(nèi)圈進行扶正限中；另一個是開合放置座合件，用于對外圈進行定位夾緊。沖壓裝配工位的壓裝臂與沖床沖頭相連，將內(nèi)圈沖壓進入外圈內(nèi)球面。下料工位的手輪一碰到開合輪，整個開合放置座合件就會打開，裝配后的產(chǎn)品就會掉入料筒中。三個工位又緊密銜接：實現(xiàn)三個工位緊密銜接的是自動化轉(zhuǎn)盤，該轉(zhuǎn)盤采用螺旋方式將沖床沖頭的直線運動轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)運動，轉(zhuǎn)動角度為120°。
這種自動化裝配方式能夠使生產(chǎn)效率大大提高，而且還能保證裝配質(zhì)量，可謂前景廣闊。不僅僅如此，一旦有需要，可以將三工位裝配改造成“外圈上料——內(nèi)圈上料——沖壓裝配——下料”四工位裝配實現(xiàn)完全自動化，完全解放勞動力。
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