送料装置（共6篇）
送料装置 篇1
摘要：文中设计了一种以气缸为动力、由PLC控制的木工机床自动送料装置, 其中一个气缸作横向往返运动, 另一个气缸作纵向往返运动, 将要加工的原料准确送入机床加工区内, 由机床上的气缸将原料顶入机床夹头后进行加工。
关键词：自动送料,气缸,传感器,滚珠丝杠螺母副,电机
1 引言
随着木工机械的不断发展, 为了提高工作效率和降低劳动强度, 要求设备逐渐向半自动化、自动化的方向发展, 若采用自动送料装置, 将直接提高木器加工的工作效率, 同时也解决了人工送料这一大难题。
本文设计了一种自动送料装置, 通过PLC控制, 能准确连续地进行自动送料, 根据原料的尺寸不同, 可随时更换相应规格的送料手。
2 机械结构组成
机床 (见图1) 中主要部件有床头电机、机床卡头、滚珠丝杠电机、滚珠丝杠螺母副、气缸、刀具以及自动送料装置等, 其中自动送料装置 (见图2) 主要部件有气缸、导轨、顶料杆、储料架和送料手等, 此装置是本文中的设计要点。
1.气缸 (送刀) 2.刀具3.被加工件 (原料) 4.机床卡头5.床头电机6.电机皮带7.滚珠丝杠8.滚珠丝杠螺母9.电机10.气缸 (顶料) 11.自动送料装置
3 工作原理
如图1, 机床卡头4旋转的动力来自于床头电机5, 滚珠丝杠7在电机9的作用下使滚珠丝杠螺母8左右运动, 左右运动的距离根据原料长度用两个传感器控制;而气缸10的作用是:当送料手将原料送入后, 气缸10头部的尖端先插入原料头部, 将原料顶入床头卡头里, 然后随滚珠丝杠螺母8向左运动, 从而将原料从机床卡头孔的另一端顶出, 同时刀具2对原料切削;整个过程全部通过PLC控制。
如图2, 自动送料装置的送料过程通过PLC控制, 在机床中的气缸10 (图1) 在滚珠丝杠螺母的带动下退到右侧时, 气缸2将储料架沿着导轨1向左推进, 使送料手6中的原料送到机床主轴的下方, 再由气缸8向上推进, 使得送料手中的原料对准床头卡头4和气缸10 (图1) , 然后由气缸10 (图1) 将原料顶入床头卡头孔中, 储料架及送料手在气缸8的作用下向下运动, 再由气缸2的作用下沿着导轨1向右运动回到原位, 在向右运动过程中储料架中最下面的原料被顶料杆3顶入送料手6中, 在机床对正在被加工的原料全部加工完成后, 紧接着又重复上述送料过程。整个送料及加工过程具有连续、可靠的特点, 既降低了操作者的劳动强度, 又大大提高了工作效率。
1.送料导轨2.气缸 (横向送料用) 3.顶料杆4.储料架5.工件原料6.送料手7.被送入的原料8.气缸 (纵向送料用)
4 结论
本设计中控制送料装置用的是两个气缸作为动力, 其中一个气缸是横向进入, 将送料手上原料送到机床主轴的下方, 另一个气缸是纵向向上进入, 将原料准确送入机床主轴同心的位置, 然后机床上的顶料气缸将原料顶入机床卡头的孔中, 顶料气缸的头部带有一个尖头, 尖头插入原料 (木料) , 尖头后端的平面靠紧原料, 尖头随着原料旋转。通过电机带动滚珠丝杠, 使滚珠丝杠螺母的向前运行, 带动顶料气缸将原料匀速从机床卡头顶出, 由刀具气缸带动刀具完成切削动作, 最后加工出需要形状的工件。
切管自动送料夹紧装置的设计 篇2
管材在各行业被大量使用, 而下料工序是管材后续加工的基础, 下料精度和效率的高低直接影响到相关产品的质量及成本的高低。管件定长切割加工, 主要是将管材切割成要求的长度。目前的管件切割方式多采用手工送料、手工夹紧的方式, 远远满足不了批量加工管材的要求, 因此实现夹紧以及切割和送料自动化显得十分重要。
1 设计要求
夹紧装置能实现自动夹紧单根或多根不同尺寸的圆形和矩形截面的金属管材。管材长度一般不大于12m, 圆管直径范围为15~55mm, 矩形管高不大于200mm, 宽不大于35mm的都能使用此装置。该装置能够自动夹紧, 其夹紧后的管材不能滑动, 有效夹紧后不能损伤管材。此外, 该装置还应安全可靠, 灵活高效, 便于操作和维修。
2 夹紧装置的总体设计及工作原理
2.1 夹紧装置的设计说明
该夹紧装置采用气动的形式来完成夹具的自动夹紧与松开。夹具体的设计是参考了虎钳的夹紧原理, 由一个矩形空心框2和一块可调夹板4组成, 这样可以实现同时夹紧多根和夹持不同形状的管材的要求。气缸和夹具体都安装在用一块矩形钢板做成的底座上, 气缸的安装形式是脚架式, 气缸活塞杆6与可调夹板4的连接形式为铰接, 底座再与机架用螺钉连接。该装置的结构设计如图1所示。
1-加强筋;2-矩形空心框;3-夹紧套;4-可调夹板;5-铰链座;6-活塞杆;7-前端盖;8-气缸;9-后端盖;10-垫块;11-螺母;12-底座;13-螺栓
2.2 夹紧装置的工作原理
本装置可调夹板4上的夹紧套3有两种形式, 分别为矩形套和弧形套 (图2所示) 矩形套用于夹紧方形管材, 弧形套用于夹紧圆形管材, 可保证不同形状管材的夹紧;两种夹紧套为橡胶材料, 橡胶制品有较大的弹性变形, 实现了多数量管件的夹紧。自动夹紧装置工作流程:由送料装置将管材送入夹紧装置, 此时气泵开始驱动, 将气体通入气缸8, 活塞杆6在气体的作用下, 推动可调夹板4将管材夹紧, 整体流程在PLC系统控制下运行。
自动夹紧装置需要配合送料装置和切割装置的运行, 因此总体设计机构包括机架、步进电机、滚珠丝杠传动副、移动气动夹具、固定气动夹具、切割机、PLC控制系统。首先自动送料装置把管材送入移动夹具内时, 移动夹具夹紧管材;电机通过联轴器带动丝杠转动, 并驱使夹持着管材的移动夹具往前移动, 直到管材前段超过切割机指定尺寸时, 电机停止运动;接着固定夹具运动, 把管材夹紧, 此时管材已被正确固定, 切割机运动, 实现管材的切割, 得到所需管件;之后移动夹具松开管材, 回到起始位置, 再次夹紧管材;然后固定夹具松开管材, 由移动夹具夹持着管材到达指定位置, 固定夹具夹紧管材, 接着重复以上切割操作。整个过程中管材的运送、夹紧、切割都是在PLC系统控制下, 实现了整个过程的自动化操作。
3 主要组成部分的设计计算
根据所需管材的形状尺寸与数量确定本装置各个机构尺寸的流程如下:
3.1 夹紧装置夹紧力的计算
以截面形状为圆形的管材为受力分析图, 将分析中的弧形套夹紧方式简化为V形块分析[1,2,3], 得到夹紧力为654N。
3.2 气缸的设计
采用普通型单活塞杆双作用气缸, 选择气缸的安装方式为脚架式比较适合做直线往复运动的气缸[4,5]。通过计算得出气缸内径90mm, 壁厚在7mm, 理论输出力1307N。
3.3 活塞杆的尺寸设计
活塞杆是用来传递力的重要零件, 要求能承受拉伸、压缩、振动等负载, 可选活塞杆材料为45#钢, 钢材表面需镀硬铬及调制处理, 28~32HRC, 做出直径设计[4], 确定出活塞杆直径为16mm。活塞杆计算长度为85mm。
3.4 耗气量的计算
气缸在做往复运动时所消耗的压缩空气的量这就是气缸的耗气量, 它与气缸的性能无关, 但这是用来确定气动回路耗气量的重要参数之一。平均耗气量是有气缸容积和气缸每分钟往返次数算出的平均值[5], 得出值为6.23L/min。
3.5支承架的设计
自动夹紧装置在工作时必须与自动送料装置和切割装置在同一工作面上, 这样就需要设计一个机架使得送料装置、夹紧装置、切割装置能在同一工作面上。机架的高度根据人体工程学, 以男性为操作者将机架高度定为900mm比较合适。安装夹紧装置部分的宽为300mm, 长为795mm。
3.6 其它零部件的计算
上面以弧形套在夹紧过程中受到多个圆形管材受压时受力分析, 管材与夹紧套四个接触点分别受径向力与切向力。根据设计计算得出夹紧套最厚部分为20mm, 最薄部分为10mm。
4 小结
根据企业的生产需求, 本文进行了大量市场调研和资料查阅工作, 提出了设计思路, 完成了夹紧装置总体结构的设计方案, 并对其驱动、传动和控制方式进行了详细地分析和设计。该夹紧装置能够实现管材夹紧的自动化, 不但可以提高切割的精度和生产效率, 而且适用于多种截面形状和尺寸管材的夹紧。因此在管材的加工过程中, 提高了生产效率和生产质量。
摘要：在以各种金属管材为原料的钣金产品生产过程中, 管材的夹紧与切割过程多采用人工操作, 在一定程度上影响管件的切割精度和产品质量。为配合管材的送料和切割, 本装置选用气压传动, 并进行了气泵的选型、气缸、活塞、活塞杆和夹具体等部件的设计, 同时校核了主要受力部件;使用两种夹紧套互换操作, 实现了不同数量和截面形状管材的装夹。因此, 本装置改善了生产劳动条件, 提高了生产效率。
关键词：切管,送料,夹紧
参考文献
[1]吴拓.现代机床夹具设计[M].北京:化学工业出版社, 2011.
[2]田培棠, 石晓辉, 米林.夹具结构设计手册[M].北京:国防工业出版社, 2011.
[3]刘鸿文.材料力学Ⅱ[M].北京:高等教育出版社, 2009.
[4]张利平.液压气动技术速查手册[M].北京:化学工业出版社, 2006.
送料装置 篇3
我们为参加机械创新设计大赛设计了一种风能送料装置。该项目从低碳环保的理念出发旨在培养学生的创新能力、团队意识及职业技能等,并为企业输送高技能的急需人才培养提供了很好的锻炼机会。设计方案具体如下:风能经过叶轮及皮带轮1∶2降速、锥齿盘换向及1∶4降速,带动2个连杆、推杆交替顶出物料,物料尺寸准25×10mm,材质为塑料。顶杆作直线往复运动,行程范围30～50mm,同时计数器将推出物料个数记录。
该装置动力源采用风能,没有储能装置,大赛的要求是叶轮在4～5级风下,能以最快速度推料。由于风力较不稳定,容易造成推料过程忽快忽慢或停滞,因此叶轮的设计就显得尤为重要。
1.锥齿盘2.带轮3.叶轮4.料仓5.光电开关6.物料7.连杆8.推杆9.计数器
2叶轮设计
该装置的三维装配图如图1所示。
本装置的叶轮设计没有先例可借鉴,更没有成型的产品,完全是创新性设计,而且要求设计周期只有7天,时间紧、任务急、难度大。经过反复研究和论证,叶轮设计基本参照小型风力发电机叶轮,再根据自己的分析、计算、论证来修调。
基本步骤:收集资料→设计→论证、修调→试切→修调→加工完成。
2.1 设计理念
使叶轮转动起来后形成叠加涡系来加速、整流、均匀化,进而提高空气动力效率,使推料过程稳定、有效。依据经典的Glauert(格劳特)涡流理论,数学模型如下:
式中,Cl为叶轮截面翼型升力系数,b为叶轮数,l为叶轮截面弦长,r为本截面所在叶轮径向坐标,k为中间变量,φ为叶轮旋转面与当地气流的夹角,ε为叶轮翼型气动特性的升力线角。
2.2 设计要点
(1)翼型选择
叶轮直径在φ250mm左右,查《翼型手册》,初选NACA63-412翼型。
(2)叶轮各截面弦长及扭转角确定
叶轮各截面弦长及扭转角是叶轮设计的两个很重要参数,决定了叶轮的基本性能。假定叶轮最佳运行工况为风速8m/s,根据Glauert(格劳特)涡流理论计算弦长如表1。
根据表1数据画出叶轮基本形状,再缩小修正使叶轮根部弦长为5mm,尖部弦长为3mm,失风区的弦长尽量短一些,可以减少噪音。
叶轮扭转角的计算公式:θ=tan-1[VZJ/(rΩ)]-αZJ+θj
式中,VZJ为当地最佳风速,αZJ为各截面翼型最佳升阻比下的气动攻角,θj为保证叶轮尖部扭转角为零而设置的常数,计算后数据见表1。根据经验,叶轮扭转角为16°时,叶轮性能最佳,对表1数据进行优化,初始扭转角选16°,依次为:11°、8°、6°、6°、2.5°、1.5°、0.5°、0°。
2.3 叶轮其它参数确定
叶轮厚度渐变。厚度渐变可以使叶轮下方的气流旋转速度比上方增大到2倍,以利于形成涡系。但渐变不可过大,否则轴向推力过大,易损坏叶轮使其折断。相对厚度分别取15%、12%、11%、9%。
叶片数量。风力发电机的3叶片叶轮在风速6m/s时最佳(4级)(叶轮直径2m);12叶片叶轮在风速16m/s时最佳(7级)(叶轮直径15m);为防止气动干扰,本装置选择5叶片叶轮。
叶轮粗糙度。叶轮上下表面粗糙度若不同,可提高升阻比,进而提高叶轮效率;但不可相差太大,会影响精度,出现扰动。
根据以上的选定,画出叶轮的三维图如图1所示。由于数控设备原因,该叶轮在加工时产生了多处过切点,无法加工成型。重新对以上参数进行修正,用CAXA造型得到如图2所示的可加工叶轮。
3 叶轮加工
整体叶轮一直都是数控加工的一个难点,目前极少数采用4轴及5轴数控机床联动加工,大部分还是采用3轴数控铣床加工。由于我们现有设备的局限性,只能采用传统的球头铣刀在三轴普通数控铣床上加工完成。
3.1 轮毂加工
叶轮由轮毂和叶片两部分组成。轮毂部分加工主要是去除大部分余量,使外形更接近成品,同时,加工出定位基准面,为下一道工序作准备,具体内容见图3的工艺过程卡片。
3.2 叶片加工中专用夹具的设计
叶轮5个叶片的加工是通过单面加工再翻面加工实现的,为了保证单个叶片加工的完整性和精度,正面与翻面加工的起始点必须绝对一致,这单独依赖人为对刀是不能保证的,因此我们设计了一种专用夹具如图4所示。
如图3中第二道工序的1～3工步加工定位槽即是为第4工步专用夹具定位作准备,而5～6工步都是利用如图4 的专用夹具定位的。叶轮通过的内孔与夹具的外圆配合,叶轮的深4mm、宽16mm的定位槽与夹具的小凸台紧密配合,形成三面一长孔的定位方式,6个自由度被全部限制,端部通过夹具的螺母锁紧,定位准确可靠,充分保证了叶片加工的精准性。铣削工序内容具体见图5的工序卡片。
运用CAXA软件造型后生成加工轨迹。CAXA制造工程师是一款面向教学和加工,非常实用于数控车、铣及加工中心的全中文三维CAD/CAM软件。根据对实际加工的可行性、切削参数、刀具材料等综合因素考虑,我们只生成了一个叶片的加工轨迹,其它叶片采用分度铣削的方法进行,叶轮加工实物图如图6所示。
4 试验
将叶轮与其它零部件按照图1所示装配、调试好,进行试验。在4、5、6级三种风速下,分别将装置放置在风口区和任意位置,叶轮运转良好,转速稳定,推料正常。在4级以下风速,将装置固定在客货车顶中心线位置,匀速迎风行驶,叶轮运转正常。通过以上试验得出结论,在4～6级风速下,叶轮运转正常,转速随风速变化;在7级以上风速的叶轮运转情况有待进一步研究。
5 结语
通过本项目的制作,不但锻炼了师生动手实践能力、培养了团队协作意识,同时为培养高素质、高技能型创新应用人才提供了很好的平台。
本项目中叶轮的设计、加工、调试没有任何先例,整个团队运用科学的知识和熟练地加工技能,不断地探索完成,最后在比赛中取得了二等奖的好成绩。也为该产品的今后设计和加工起到很好的引领作用。
参考文献
[1]邓兴勇,陈云程.风力发电机叶轮的数值优化设计法[J].工程热物理学报,1999(1):45-48.
送料装置 篇4
针对冲压行业加工精度低、安全性差等普遍问题, 我们研发了基于PLC控制系统的自动送料装置。经试用, 基本能够代替人工操作, 而且具有精度高、操作方便、安全性好等特点。
在该自动送料装置中, 用户只需要对板材冲压路径进行编程, 然后按动开始键就可以完成指定的冲压送料程序;同时还可实现路径自主编程、自动送料、原点复位等功能;操作人员不仅能控制冲床自动送料装置, 按照设定的送料路径程序完成冲压任务, 并且也可以根据需要自行设定送料路径程序;该设备还具有较好的安全性, 位置控制误差在±0.1mm, 精度也达到了工厂的使用要求, 较好的解决了冲压现有手动送料存在的问题。
1 整体设计
冲床自动送料装置适用于普通冲床、深喉颈冲床和龙门冲床, 在现有的冲床不做改动的情况下, 增加一个自动送料装置作为辅机实现送料自动化。
冲床自动送料装置主要由二坐标直线运动单元、人机交互界面、PLC控制单元等部分组成, 其中二坐标直线运动单元由步进电机, 滚珠丝杠等部件组成, 保证运动控制精确;人机交互界面采用触摸屏完成系统参数的设定、加工过程监控、程序仿真和模拟等功能;PLC作为控制核心器件, 根据用户输入的参数并通过采集装置各个位置的状态信号控制步进电机动作实现整个冲床送料装置的协调动作。
2 控制系统设计与实现
2.1 PLC控制单元
控制系统采用的PLC为三菱FX1n-40MT, 40点主机配有24点数字输入和16点晶体管输出, 两路高速响应输出最高频率可达100kHz, 可方便控制步进、伺服驱动系统, RS422通讯端口可实现与触摸屏的连接, 系统的硬件原理图如图1所示。
冲床自动送料装置控制系统可预置原材料尺寸、冲孔样式等参数, 具有手动、自动回原点、手动微调、点冲、连冲、断点记忆、程序的模拟和仿真、故障报警等功能, 控制系统总体框图如图2所示。
PLC控制软件采用梯形图形式编制, 包括以下几个部分:
1) 初始化程序:自动寻找机床原点并记忆;响应通过触摸屏输入的参数, 通过运算后驱动x、y方向步进电机自动进行加工;通过确认各个传感器的状态, 保证整个系统的自动运行;
2) 自动连冲程序:通过读取输入的参数, 协调各个执行机构及电机的有序工作。完成用户要求的加工样式;
3) 手动程序:通过响应各个按钮及传感器的状态, 完成用户要求的动作;
4) 断点、故障响应程序:对包括突然断电、设备故障、急停、人为因素等造成的故障和意外情况做出响应处理的程序, 以确保人员和设备的安全;
5) 系统调试程序:主要用于在设备调试阶段和现场安装、维修的过程中, 方便人员操作, 并且可在出现故障的情况下, 对故障的查找定位及排除故障起到重要的作用。
2.2 触摸屏控制单元
采用Eview10.4英寸触摸屏作为系统的人机交互界面, 具有数据显示、参数输入、程序的仿真和模拟运行等功能, 具体界面及功能包括:
1) 主界面:包含机床当前位置绝对坐标和相对坐标显示、加工样式参数设置、界面切换按钮以及当前日期、时间显示;主要完成工作工程中的坐标显示及加工进度显示以及加工样式的选择, 并可切换到系统参数设置、程序仿真等界面 (见图2) ;
2) 系统参数设置界面:包含系统电机、滚珠丝杠等关键部件参数的设置, 系统运行时间的设置等, 并可直接切换到系统调试界面;此界面主要用于调试过程中方便更改系统运行参数, 而不用修改PLC程序, 对系统调试提供很大的便利;
3) 程序仿真界面:包含加工样式选择、加工图形显示, 用于模拟程序运行 (见图2) ;
4) 系统调试及信号检测界面:包含各电机信号、按钮及传感器的状态显示, 方便系统调试及安装过程的操作, 在系统参数界面中修改相关参数后, 可直接在此界面中操作电机观察其运行状态。
3 结论
冲床自动送料装置经过在冲压工厂一段时间使用证明, 其性能稳定, 操作简便, 很好实现了对板材的自动送料功能。可完全代替人工送料, 大大减轻操作人员的劳动强度, 实现冲床送料的机械化、自动化, 提高了劳动安全性, 受到了冲压工人的广泛欢迎。
摘要：我们结合先进的机电一体化技术, 研发出基于PLC控制的冲床自动送料装置, 适用于普通冲床、深喉颈冲床和龙门冲床, 经工厂实际应用, 其位置控制精度可以达到±0.1mm, 远远高于人工送料, 同时安全性大幅提高, 较好的解决了人工送料精度低, 危险性高等行业普遍问题。
关键词：PLC,冲床,自动送料,控制
参考文献
送料装置 篇5
关键词：竹凉席,编织,自动送料
竹凉席在实际生活中被广泛应用。掌握传统编织工艺的艺人越来越少。随着科技的发展, 半自动化、自动化产业被人类应用的各行各业中。在凉席编织行业, 也采用了自动编织机器, 它的出现, 大大提高了凉席的编织速度, 并可以保证产品的一致性。但目前自动编织机的送料方式还处在手工送料、手工取件的方式将远远满足不了当今人工成本逐年上升, 客户的产品的要求越来越高这一社会规律。因此, 实现送料自动化显的十分重要。通过机械传动或电气控制, 按一定的规律自行完成人们所要求一系列动作, 既可改善劳动条件、减轻工人劳动强度, 确保生产安全, 提高生产效率和产品质量, 而且还能降低原材料消耗。
1 送料装置的结构设计
该装置由料仓39、竹片输送装置、竹片限位装置、竹片正反面识别系统和翻转机构所组成。竹片输送装置由4组平带传动和4组同步带传动所组成, 而平带传动与同步带传动之间用平带III连接, 当电机37工作时通过带传动34带动同步带3运动, 从而实现平带1和平带2运动。竹片限位装置由限位轴46、摆动块47、伸缩块48、凸轮49、限位件50所组成。凸轮50与同步带轮装在同一轴上, 当同步带轮运动时凸轮50与之一齐转动, 从而实现摆动块47摆动。翻转机构由电磁铁99、齿条10、翻转齿轮I11、翻转齿轮II15、翻转齿轮III16、翻转轴19、翻转轴承座I14、翻转轴承座II21所组成, 而翻转齿轮III16和翻转轴19开有一径向槽。如图一所示:
2 送料装置的工作原理
工作时, 先把加工好的竹片放入料仓19中, 电机37工作, 带动滚筒40转动, 把竹片一片一片的带入上支承板组合42与下支承板组合41之间的空间中后, 通过平带1和平带2传动把竹片依次往前输送, 为了保证竹片逐条进入同步带传动中和保证竹片与竹片之间有一定的距离, 在平带传动和同步带传动之间有一限位装置, 当一根竹片通过限位装置进入同步带3后, 凸轮49随同步带轮转动, 此时伸缩块49、摆动块47和限位件50摆动来阻碍下一竹片通过限位装置, 当凸轮49转45度后, 前一竹片已经在同步带3的带动下前进一段距离了, 此时限位装置复原来保证下一竹片通过限位装置, 以后的竹片依同样的原理通过限位装置进入同步带3传动中。
在同步带3传动的带动下, 竹片进入翻转机构中的翻转齿轮III16和翻转轴19的径向槽中, 此时正反面识别系统工作, 如果正面朝上, 翻转机构的电磁铁99不通电, 翻转机构不工作, 电磁铁74通电工作, 带动上摩擦轮71向下运动, 从而通过上摩擦轮71和下摩擦轮79把竹片压住, 同时通过电机87带动下摩擦轮79转动, 这样就通过摩擦力把竹片送入竹凉席编织机中。
如果正反面识别系统识别到反面朝上, 这时翻转机构中的电磁铁99通电工作, 带动齿条10移动, 使得翻转齿轮II15、翻转齿轮I11转动, 从而翻转齿轮III16和翻转轴19转180度, 实现竹片正面朝上, 当正面朝上后, 电磁铁74工作, 上摩擦轮71和下摩擦轮79把竹片压住, 同时通过电机87带动下摩擦轮79转动, 这样就通过摩擦力把竹片送入竹凉席编织机中。如图二所示:
3 结束语
送料装置 篇6
1按照电气化铁路接触网用高镁铜承力索标准TB/T 3111-2005, 铜杆镁含量控制范围为:0.3%~0.5%;
2根据电气化铁路等级和要求不同, 结合现有设备配置, 其生产工艺流程分别为: (1) 上引连铸φ22→大冷轧φ16→小冷轧φ8→大拉机 (φ1.8—3.0) →框绞机 (承力索成品) 。 (2) 上引连铸φ22→连续挤压φ28→大冷轧φ16→小冷轧φ8→大拉机 (φ1.8/3.0) →框绞机 (承力索成品) 。
3通过冷加工, 镁铜合金杆得到冷加工强化。以直径为1.8mm的高镁铜合金承力索单丝为例, 按照上述第1种生产工艺流程, 其单丝抗拉强度一般可以达到620MPa以上, 而按照第2种生产工艺流程 (即经过连续挤压工序后) , 其单丝抗拉强度最高可以达到800MPa以上;镁铜杆通过大冷轧后直径为φ16, 小冷轧直径为φ8, 其抗拉强度分别可以达到520MPa和600MPa以上, 可见, 经过多道次冷加工后, 镁铜合金杆的机械强度逐步增高, 铜杆刚性和弹性张力大, 在送料和放线操作困难, 人工作业劳动强度大。
4普通的二辊小冷轧机放线送料方式为放线盘水平切向放线, 一方面依靠人工牵引铜杆头送入冷轧机内压紧轮副, 同时操作放线机反转退盘放线, 对于轧制无氧铜杆来说, 由于强度低, 张力小, 完成送料操作相对容易。但在轧制镁铜合金杆时由于机械强度高, 铜杆弹性和张力大, 操作难度大, 如果不增加辅助装置, 往往需要3人以上操作才能完成送料过程, 操作安全存在隐患, 生产效率低。
5在电线电缆行业生产中, 传统大拉机放线采用传统的立式固定放线方法, 适用于连铸连轧工艺生产的低氧杆或纯铜杆在大拉机的放线, 铜杆直径一般是8mm连铸连轧杆, 由于是软态铜杆, 且连铸连轧杆坯收线一般采用梅花收线方式, 铜杆张力小, 操作强度低, 固定立式放线时不会对设备和产品质量产生明显的影响。而镁铜合金杆为硬态, 加工时将对设备和产品的表面质量产生较大影响,
6在电气化铁路用镁铜合金承力索生产过程中, 按照工艺要求, 上引连铸生产镁铜合金杆直径为φ22mm, 经过两道冷轧机轧制至直径为φ8mm, 经过大拉机配置适当的模具, 拉制成φ1.8~φ3.0mm的单丝, 硬度增加, 抗拉强度和张力增大, 如果还使用固定立式放线, 放线时不能退扭, 容易乱线打结, 同时大拉机的的拉制牵引阻力加大, 对铜杆表面划伤较重, 直接影响拉拔单丝的表面质量, 这影响承力索的整绳的机械性能, 也不能满足其外观和状态要求, 完全不适用电气化铁路接触网基础设备的生产标准。
二、牵引送料装置的工作原理和工作条件
1工作原理。牵引送料装置由减速电机、牵引张紧轮对、矫直轮、机架、压紧气缸和电气转换按钮开关组成, 安装在龙门式放线机和冷轧机进料端之间, 在不解除上道工序盘杆锁紧链条 (或铜线) 的情况下, 利用上道大冷轧工序余留工艺长度, 将镁铜杆头部预固定在牵引送料装置的牵引张紧轮、矫直轮上后, 解除铜杆锁紧链条, 将龙门式放线机线盘处于自由状态, 再开启送料装置驱动电机, 打开压缩空气开关锁紧气缸, 通过牵引张紧轮的摩擦传动, 完成将镁铜杆直接送入冷轧机的操作过程。图1为小冷轧机线盘上道工艺铜杆预留及作业准备状态。
2工作条件。 (1) 自动牵引送料装置需要电源和压缩空气作为动力。 (2) 牵引张紧轮、矫直轮的安装位置、中心和高度要与线盘镁铜杆放线切点、冷轧机进杆位置点一致、匹配, 最佳安装位置是在冷轧机和龙门式放线机之间, 且要保证送料装置两头还留有足够的操作空间。 (3) 完成送料牵引后, 牵引张紧轮要松开, 其操作功能通过气缸反向开关实现。 (4) 经过培训后上岗, 仅1名操作工可以完成全部操作。
三、退扭装置的工作原理和工作条件
1工作原理。退扭放线装置的工作原理如图4所示, 其结构由旋转架、静置支撑和气动刹车制动部组成, 旋转架与静置支撑之间安装有滚动轴承, 将经过冷轧机轧制后的镁铜合金杆水平放置在旋转加上;在大拉机生产时, 电机驱动的拉制的牵引力作用下, 镁铜杆通过托轮装置可将牵引力传递至旋转架, 使其获得惯性旋转力矩, 旋转架和放置在旋转架上的镁铜合金杆将一起旋转, 无需外加驱动装置, 靠惯性了实现镁铜合金杆放线时的退扭功能。当拉制作业完成一个循环时, 可通过气动刹车装置制动来实现旋转架的快速停车。图2为退扭放线状态。
2工作条件。 (1) 放线高度:≥3m;一般应为成卷铜杆外径尺寸的2.5倍以上效果较好, 高度太低, 铜杆已扭转和乱线。 (2) 大拉机牵引线速度设置:≤5m/s;主要受大拉机拉制镁铜合金杆的参数限制。 (3) 镁铜杆卷重:≤3t;卷重太小换线频繁, 对焊次数增加, 影响生产效率, 卷重太大, 旋转惯性增加, 容易乱线打结, 并增加刹车制动时间。 (4) 旋转架尺寸设计:内径和高度应当根据冷轧杆的最佳收线重量、外形尺寸来确定。 (5) 冷轧收线方式为梅花收线。
结语
电气化铁路接触网用镁铜合金承力索加工时的牵引送料装置和退扭放线装置, 牵引送料装置用于辅助冷轧机的牵引送料, 退扭放线装置用于辅助大拉机的退扭放线, 其结构简单, 操作方便, 安全可靠, 既可以减轻操作劳动强度低, 又能提高生产效率, 改善设备工况和生产条件, 完全适合电气化铁路用镁铜合金承力索的生产制造。
摘要：电气化铁路用镁铜合金承力索生产, 需要通过冷轧和拉拔工序, 作业时涉及牵引送料和退扭放线, 牵引送料装置用于冷轧机的自动牵引送料, 退扭放线装置用于大拉机的自动退扭放线, 该装置结构简单, 操作方便, 制作成本低, 既可以减轻劳动强度, 保证生产安全, 又可以减少相关机械零部件对镁铜合金杆表面的损伤, 确保产品性能和质量。
关键词：电气化铁路,镁铜合金承力索大拉机,冷轧机,牵引送料,退扭放线
参考文献