连续式连杆清洗机自适应气动夹紧装置设计.pdf

连 续 式 连 杆 清洗 机 自适 应 气动 夹 紧 装 置 设 计 口吴任和 口战祥 乐 。 口姜莉莉 1 ． 广东轻_ [ 职业技术学院广州 5 1 0 3 0 t 2 ． 广东工业大学 机 电工程学院广州5 ；1 0 0 0 6 摘 要 介绍 了连 续式连杆清洗机 关键 结构的设计 ． 描 述 了该清洗机的 工作过 程和控制 系统 ， 实践证 明， 连杆 经清洗 后 达到 了清洁度指标。该机 结构简单 ， 操作和 维护容 易， 降低 了员工的劳动强度 ， 提高 了经济效益。 关键 词 气 动 夹 具连 杆清 洗 中图分 类号 T H1 3 8 文献标 识码 B 文章编号 1 0 0 0 4 9 9 8 2 0 1 3 0 9 0 0 7 1 - 0 3 连 杆 作 为 一 个 重 要 受 力 元 件 ， 其 在 加 T 后 必 须 进 行 全 面 清 洗 ， 以 去 除 杆 体 、 螺 孑 L 和 润 滑 孔 上 的 切 削 液 、 切 屑 等 杂 物 。 目前 连 杆 清 洗 方 法 有 刷 洗 、 浸 洗 、 常 压 喷 淋 清 洗 及 超 声 波 清 洗 等 ， 如 采 用 手 工 刷 洗 ， 工 人 需 要 把 连 杆 先 浸 泡 。 再 用 刷 子 刷 杆 体 外 表 ， 然 后 用 具 有 压 力 的 溶 液 冲 洗 大 ／ 小 头 孔 、 螺 纹 孔 和 润 滑 孔 ， 这 种 方 法 虽 然 清 洗 全 面 和 清 洗 效 果 好 但 耗 费 人 力 且 时 间 较 多 。而 超 声 波 清 洗 的 特 点 是 快 速 和 干 净 ．但 难 以 排 出 螺 纹 孔 以 及 盲 孔 中 的 切 屑 。考 虑 到 生 产 实 际情 况 及 经 济 性 ， 高 压 喷 淋 清 洗 技 术 作 为 一 种 独 特 的 清 洗 工 艺 在 清 洗 连 杆 方 面 显 得 尤 为 突 出 _ 】 _ 。 笔 者 设 计 了 一 种 连 续 式 高 压 喷 淋 清 洗 机 ，先 喷 冲 表 面 ， 后 夹 紧 再 冲 洗 螺 纹 孔 和 盲 孔 ， 实 现 全 面 清 洗 。 本 装 置 结 构 简 单 易 操 作 ， 自动 定 位 ， 定 向 喷 冲 ， 效 果 良好 。 1 装置结构设计 1 ． 1 小 头 孔 支 撑 圆 柱 为 了 清 洗 连 杆 的 小 头 孔 ，设 计 一 个 小 头 孔 支 撑 圆 柱 如 图 1 。 连 杆 的 型 号 有1 AQ、 6 AQ 和 A3 0 0 0， 其 小 头 孑 L的 参 数 相 差 不 大 见 表1 ， 因 此 小 头 孔 支 撑 圆 柱 做 成 一 个 通 用 装 置 ， 圆 柱 直 径 取 3 0 mm， 全 长 8 7 mm。 收稿 日期 2 0 1 3年 3月 ． ● ‘ ．． ●． ．． ． ●． ．． ．g o re ．． ．_● ．． ．． ● ’． ． 1 ． ’ ． ． ． _ ● ． ． ． ． ● ‘ ． ‘ _ ． 凹 槽 支 撑 长 度 大 于 4 0 mm。 清 洗 时 ， 小 头 孑 L 支 撑 圆 柱 通 过 固 定 螺 钉 孑 L固 定 在 吊 架 上 ， 圆 柱 插 入 连 杆 的 小 头 孑 L． 高 压 溶 液 注 入 溶 液 入 口 ， 表 1 连杆 型号和 参数 ／ ram 小头孔 型号 中心距 直径 深度 1 A Q q 5 3 3 3 4 1 7 0 6 A Q 击 4 2 4 0 2 1 0 A3 o o 0 4 0 4 0 2 1 0 经 圆 槽 向 连 杆 内 壁 上 喷 冲 。 同 时 ， 为 保 证 喷 冲 的 溶 液 能 形 成 紊 流 。 后 续 夹 紧 时 必 须 给 小 头 孔 内 壁 和 支 撑 网 柱 之 间 留 有 一 定 的 间 隙 作 为 液 体 流 出 口。 1 ． 2 凹 面 圆 柱 自动 对 中 夹 紧 装 置 当 连 杆 被 链 道 输 送 到 指 定 地 点 后 。 接 收 到 停 止 信 号 停 下 ，凹 面 圆 柱 自动 对 中并 夹 紧 连 杆 。 由 于 各 型 号 连 杆 粗 细 不 一 ，停 止 位 置 有 所 变 动 ，所 以 把 夹 紧 装 置 6 结论 在 加 _T过 程 中 设 计 加 长 杆 专 用 定 位 工 装 。 使 加 工 更 方 便 经 济 。 尤 其 重 要 的 是 ， 专 用 定 位 工 装 设 计 时 具 有 可 调 性 ， 适 合 加 工 各 种 类 型 的 加 长 杆 ， 有 效 地 解 决 了 加 长 杆 深 孑 L 的 加 工 问 题 ， 大 大 提 高 了 产 品 生 产 效 率 ， 确 保 了 产 品 的顺 利 交 付 。 同 时 通 过 改 造 原 普 通 钻 床 冷 却 循 环 系 统 ， 利 用 群 钻 的 特 点 ， 使 用 具 备 群 钻 特 点 的 新 型 合 金 钻 头 ．有 效 地 解 决 了 加 工 加 长 杆 一 般 深 孔 排 屑 问 题 和 钻 头 冷 却 问 题 ， 合 金 钻 头 可 以 使 用 更 高 的 切 削 参 数 。 机械制造5 1 卷 r 5 8 9 期 ． ． _ ．● ． ． ● ⋯ ‘ ’● -- - ．． ●__ ● -． ‘- ●．． ．● ．， ● -． ．， ● ．_． ．● ．． ， _ l● - ． ● _-． -●- ． _●。 ，．- ．_ ． ． ． ‘ ● _ ． ， ● t ． 加 丁 效 率 得 到 了进 一 步 提 高 。 参 考 文 献 [ 1 ] 张丽 丽 ．． 李 吉堂． 新 型 加 长杆立 柱 的设 计 [ J ] ． 煤 矿机 械 ， 2 0 1 1 1 2 ， l 一 2 ． [ 2 ] 上海市 金属切削技术协会 编． 金属切 削手 册[ M] ． 上海 上 海科学技术 出版社 ． 2 0 0 3 ． [ 3 ] 机械加 工工艺装备设计手册编委会． 机械加工工艺装备设 计手册 [ M] ． 北京 机械工业出版社 ， 1 9 9 8 ． △ 编 辑 丁 罡 2 0 1 3 ／ 9 圄 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 设 计 成 凹 面 圆 柱 形 状 以 适 应 位 置 的 变 化 ， 见 图 2 。由 于 凹 面 顶 部 半 径 略 小 于 连 杆 夹 紧 曲 面 半 径 ，其 两 端 半 径 略 大 于 连 杆 夹 紧 曲 面 ．使 夹 紧 作 用 点 集 中 在 凹 面 圆 柱 体 内 侧 两 端 ， 凹 面 圆柱 体 的 长 度 稍 长 于 连 杆 夹 紧 面 ； 同 时 ， 两 端 突 起 部 位 高 于 连 杆 曲 面 ， 使 连 杆 能 够 灵 活 自如 地 自动 对 中 并 被 夹 住 。 由 于 连 杆 两 侧 面 是 圆 弧 ．与 凹 面 圆 柱 的 内 斜 面 形 成 高 副 ， 接 触 面 减 少 ， 形 成 的 间 隙 有 利 于 涡 流 清 洗 夹 紧 面 。 而 且 ， 当 用 高 压 清 洗 剂 喷 压 连 杆 两 侧 时 ， 连 杆 在 该 平 面 内 存 在 一 定 幅 度 的 摆 动 ， 凹 面 圆 柱 体 在 滚 动 的 情 况 下 使 彼 此 接 触 面 发 生 变 化 ．让 之 前 被 夹 紧 的 表 面 得 以 松 开 ， 被 形 成 的 涡 流 冲 洗 到 ． 从 而 使 连 杆 能 得 到 全 面 的 清 洗 。 利 用 斜 面 对 连 杆 进 行 自动 对 中 定 位 时 ， 由于 两 圆 柱 夹 紧 时 形 成 的 间 隙 会 比 连 杆 过 渡 圆 角 处 横 截 面 宽 度 小 些 ， 所 以能 把 连 杆 往 上 架 空 。 使 连 杆 小 头 孔 与 悬 挂 圆 柱 分 开 ， 以便 进 行 高 压 喷 冲 小 头 孔 及 其 内部 润 滑 孔 。 同 时 ， 考 虑 到 清 洗 环 境 及 条 件 ， 凹 面 圆 柱 体 材 料 选 用 抗 腐 蚀 、 耐 磨 及 具 有 弹 性 的工 程 塑 料 。 具 有 弹 性 的 凹 面 圆柱 体 在 连 杆 摆 动 时 ．不 会 与 圆 柱 摩 擦 而 损 伤 连 杆 表 面 ， 具 有 保 护 作 用 。 对 于 夹 紧 装 置 ， 设 计 成 钳 式 开 合 夹 紧 。 钳 子 的 头 部 安 装 一 对 凹 面 圆 柱 ， 利 用 气 缸 的 推 力 来 夹 紧 连 杆 ， 如 图 3所 示 。 1 ． 3 连 杆 盖 及 螺 栓 的 固 定 连 杆 是 以 6或 1 2套 为 单 位 放 在 一 个 清 洗 箱 中 清 洗 ， 每 套 连 杆 包 括 连 杆 体 、 连 杆 盖 和 螺 栓 ， 每 套 连 杆 的 元 件 不 能 混 淆 ．所 以 要 求 清 洗 时 以一 套 为 单 位 分 开 清 洗 元 件 。 因 此 ， 在 链 道 输 送 连 杆 过 程 中 ， 吊架 设 计 既 要 同 时 放 下 3个 元 件 ， 又 要 考 虑 机 构 左 右 和 前 后 的 平 衡 。 为 了 冲 洗 方 便 ， 将 连 杆 体 安 排 在 中下 位 悬 挂 ， 让 最 大 压 力 清 洗 溶 液 能 从 上 下 两 个 重 要 地 方 冲 洗 。例 如 细 长 孔 、 螺 栓 安 排 在 左 上 方 ， 用 圆 环 螺 钉 水 平 固 定 ， 连 杆 盖 回 2 0 1 3 ／ 9 安 排 在 右 上 方 ， 主要 从 前 后 两 个 方 位 冲 洗 ． 特 别 是 螺 纹 孑 L 和 大 头 孔 ， 实 现 左 右 平 衡 。 整 套 连 杆 固 定 在 吊 架 上 平 行 于 运 动 方 向 摆 放 ， 并 依 靠 吊架 轴 轴 承 的 支 撑 来 平 衡 。 2 装置动作 时序 和控制 系统 夹 紧 装 置 和 清 洗 动 作 的 控 制 是 整 个 清 洗 系 统 中 的 重 要 组 成 部 分 ， 考 虑 清 洗 的 顺 序 性 、 环 境 较 好 等 特 点 ． 故 选 用 可 编 程 控 制 器 来 对 夹 具 夹 紧 装 置 进 行 控 制 。 因 为 三 菱 系 列 P L C 响 应 较 快 、 功 能 简 单 以及 价 格 便 宜 等 优 点 ， 采 用 F Xl N一 2 4 MR 作 为 控 制 中 枢 ， 1 4个 输 入 点 ， 1 0个 输 出 点 ， 可 满 足 控 制 需 要 。 以 每 次 清 洗 6套 连 杆 系 统 为 例 ， 首 先 系 统 检 测 到 吊 架 的 接 近 ， 传 感 器 灯 亮 ， 计 数 满 6次 后 输 送 链 停 止 。 喷 头 气 缸 推 动 喷 头 支 架 伸 出 ． 低 压 泵 开 始 工 作 ． 喷 淋 连 杆 外 表 面 、 螺 栓 和 连 杆 盖 外 表 ； 然 后 夹 紧 气 缸 驱 动 钳 夹 夹 紧 连 杆 ， 高 压 泵 开 始 工 作 ， 冲 洗 连 杆 大 ／ ／ J 、 头 孑 L、 润 滑 孔 和 螺 纹 孑 L 。 完 全 清 洗 干 净 后 ， 高 ／ 低 压 泵 停 止 喷 淋 和 冲 洗 ， 喷 头 支 架 退 回 ， 夹 紧 气 缸 缩 回 松 开 连 杆 ， 启 动 输 送 链 ， 计 数 器 计 数 6次 后 输 送 链 停 止 ， 整 套 零 件 进 入 吹 干 区 。 同 样 。 吹 干 区 的 吹 干 管 支 架 动 作 与 喷 头 支 架 动 作 完 全 同 步 ． 把 零 件 吹 干 后 退 回 。 最 后 送 出设 备 进 行 检 验 和 上 润 滑 油 封 装 ． 周 而 复 始 地 循 环 工 作 。 喷 淋 清 洗 箱 下 部 接 有 清 洗 剂 回 收 通 道 。喷 淋 后 的 清 洗 剂 通 过 清 洗 剂 回 收 设 备 净 化 处 理 ， 待 回 收 再 次 循 环 利 用 。 夹 紧 装 置 和 喷 头 支 架 的 动 作 由 气 压 驱 动 来 实 现 ． 结 合 清 洗 条 件 及 连 杆 自身 重 力 ，提 供 的 气 源 压 力 为 O ． 2 加 ． 5 MP a， 考 虑 到 气 源 压 力 不 稳 定 ． 本 系 统 工 作 压 力 选 为 0 ． 3 MP a 。 气 缸 按 此 压 力 选 择 。 气 动 原 理 如 图 4 所 示 。 3试验效 果 以 每 组6 套 连 杆 为 试 验 件 ．设 定 高 压 喷 冲 和 低 压 喷 淋 的 时 间 分 别 为1 0 s和1 2 s 。 输 送 时 间 为 5 8 ． 喷 冲 提 前 夹 紧 时 间 为1 s ， 连 续 冲 洗 2 组 连 杆 。 检 验 每 个 连 杆 清 洗 后 的 清 洁 度 指 标 。 冲 洗 完 成 后 。连 杆 表 面 机械制造 5 1 卷 第 5 8 9期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 基于成熟度的飞机工装协 同设计管理研究与应用 口徐根红 -，2 口李长杰 口倪炎榕 口明新国 1 ． 上海交通大学 机械与动力工程学院上海2 0 0 2 4 0 2 ． 上海飞机制造有限公 司 上海2 O o 2 3 l 摘要 工装设计是飞机研制过程 中的重要环 节． 是 影响新机研制周期 的主要因素之一。在 协 同设计工作模式下 ， 如 何 定义工装设 计过程 中数据 的签审、 发放等 关键节点 ， 关 系到 多个部 门的工作进度和安排。 提 出基 于成熟度的工装协同设 计 管理 办法， 定义 了工装设计成 熟度 ． 为协 同设 计提供依 据。该方法 已在 国 内某大型航 空制造企业 实施 ， 极 大地提 高 了设 计 效率． 有效缩短 了工装设计周期 。 关键词 飞机工装 协同设计成熟度P D M 平台 中图分类号 T H1 6 5 ； T P 3 9 1 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 0 4 9 9 8 f 2 0 1 3 0 9 0 0 7 3 0 4 飞 机 结 构 复 杂 ． 零 件 及 连 接 件 数 量 多 ， 且 包 括 很 多 形 状 复 杂 、 尺 寸 大 、 刚 性 小 的 零 件 ， 对 制 造 准 确 度 要 求 高 。 为 保 证 产 品 制 造 准 确 度 及 互 换 协 调 性 ， 飞 机 制 造 过 程 中 采 用 大 量 成 套 丁 艺 装 备 “ 工 装 ” ⋯。 7 -． 装 设 计 是 飞 机 研 制 过 程 中 重 要 的 一 环 。 占 飞 机 生 产 准 备 周 期 相 当 大 的 比例 ， 是 影 响 新 机 研 制 周 期 的 主要 因 素 之 一 。 为 了 缩 短 飞 机 生 产 准 备 周 期 ． 国 内 一 些 大 型 航 空 制 造 企 业 已 建 立 工 装 设 计 的 P DM 协 同 化 设 计 平 台 ， 采 用 飞 机 产 品 设 计 与 工 装 设 计 并 行 的 工 作 模 式 。 然 而 ， 收稿 日期 2 0 1 3年 3月 飞 机 工 装 的 协 同 设 计 有 其 如 下 自身 的 特 点 和 难 点 。 1 飞 机 工 装 结 构 复 杂 、 尺 寸 大 ， 包 含 的 零 部 件 数 量 多 ， 设 计 流 程 长 。 在 协 同 设 计 模 式 下 ， 工 装 设 计 在 飞 机 产 品设 计 某 个 重 要 阶 段 数 据 预 发 放 后 就 会 开 始 ， 而 后 续 的 _丁艺 、 制 造 、 质 检 等 部 门 也 会 尽 早 参 与 设 计 方 案 评 审 ， 及 早 发 现 问 题 以 减 少 设 计 缺 陷 ， 避 免 返 工 。 而 工 装 设 计 数 据 到 何 时 、 达 到 何 种 程 度 才 可 以 发 放 ， 需 要 有 一 个 统 一 的 标 准 。 2 飞 机 工 装 设 计 需 协 调 的 专 业 部 门 多 ， 业 务 流 程 复 杂 ， 且 有 时 要 求 工 装 设 计 与 工 装 制 造 、 装 配 等 环 节 并 ’ ， ， ，’ ，， ’ ， ， ’’ ， ， l ’ ， ， ’， ， ， ， ， ●l ’’ l ， ’ ， ， ，， ’ l， ， ，’ ’ ’， ● ， ， ’ ， ，， ’ l ， ， ’’ ， ，l ， 上 的 铁 屑 、 浅 表 层 的 锈 迹 、 切 削 油 和 乳 化 液 等 都 能 冲 洗 满 足 连 杆 夹 紧 力 的要 求 ， 运 作 效 率 更 高 ， 使 机 构 大 大 简 干 净 ， 目测 连 杆 表 面 无 杂 质 ， 亮 度 较 好 ， 螺 纹 孔 内 无 可 化 。 见 铁 屑 ， 润 滑 油 孑 L 通 畅 ， 无 可 见 障 碍 物 和 突 起 物 。 最 后 用 清 洁 的 试 验 液 将 零 件 湿 表 面 上 的 颗 粒 污 染 物 冲 刷 到 试 验 系 统 中 ．采 集 样 液 中 的 污 染 物 质 量 平 均 为1 5 mg ／ 个 ， 比 企 业 单 个 连 杆 要 求 的 3 0 mg要 低 5 0 ％ ， 大 大 提 高 了 连 杆 的 清 洗 清 洁 度 指 标 。 在 清 洗 时 间 上 ． 清 洗 区 运 行 时 间 是 2 8 s ， 吹 干 区 时 间 与 清 洗 时 间 一 样 ， 故 一 组 6套 连 杆 的 清 洗 时 间 为 5 6 s 。 相 比 之 前 的 6套 清 洗 时 间 8 0 s提 高 近 3 0 ％ 。 4 总结 本 文 设 计 的 连 续 式 连 杆 清 洗 机 自适 应 气 动 夹 紧 装 置 结 构 简 单 ， 操 作 和 维 护 容 易 ， 主 要 有 以 下 3个 优 点 。 1 气 压 驱 动 的 凹 面 圆 柱 定 位 设 计 提 高 了 连 杆 定 位 的 精 度 及 效 率 ， 适 合 多 种 不 同 型 号 连 杆 的 清 洗 应 用 。 其 固定 的 连 杆 可 摆 动 ．在 清 洗 中 形 成 的 涡 流 流 向 与 连 杆 摆 动 逆 向 ， 使 连 杆 表 面 得 到 更 有 效 的 清 洗 ， 大 大 提 高 了 清 洗 效 果 。 2夹 紧 驱 动 的 钳 形 结 构 外 形 设 计 简 单 可 靠 ． 容 易 机械制造5 1 卷 第5 8 9 期 3应 用 P L C 技 术 的 强 大 控 制 功 能 ， 实 现 该 装 置 的 简 单 操 作 ， 保 证 操 作 的安 全 性 和 性 能 可 靠 性 。 不 仅 降 低 了员 工 的 劳 动 强 度 ， 同 时 降 低 成 本 ，提 高 其 经 济 效 益 。 参 考 文 献 ’ 1 ] 卿前 茂 ， 姜莉莉 ， 周 鑫 ， 等． 发 动机连杆高压 喷淋清洗 机 的 研制 [ J ] ． 机械工程与 自动化 ， 2 0 1 2 ， 1 7 4 5 1 0 4 1 0 6 ． [ 2 ] 张绍 杰 ， 冀永曼 ． 汽 车连杆加工工 艺的设计 [ J ] ． 湖南农机 ， 2 0 1 2， 3 9 7 5 0 5 1 ． [ 3 ] 顾 为鹏．连杆零件 的机械加 工工艺规 程和专用 夹具设 计 [ J ] ． 现代企业教育 ， 2 o 2 9 2 5 3 2 5 4 ． [ 4 ] 李瑾 ， 李婕 ， 陈涛． 随夹 的 自动定位夹 紧装置 的设 计 [ J ] ． 制 造技术与机床 ， 2 0 1 0 1 2 1 4 0 1 4 1 ． [ 5 ] 高祥 红 ， 张伟 ， 许秀坤 ， 等． 碳氢清洗 剂在轴承 清洗 线 中的 应用 [ J ] ． 轴承 ， 2 0 1 1 7 3 2 3 3 ． [ 6 ] 王秀军 ， 王 连吉 ， 徐文骧 ， 等． 轴承成 品超声清洗机 的研 制 [ J ] ． 机械设计 ， 2 0 0 6 1 1 1 2 一 l 1 3 ． △ 编 辑 禾 禾 2 0 1 3 ／ 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m