模块化自动涂胶机的研制

更新时间：2024-08-24 作者：米乐客户端

  要: 介绍了涂胶的工艺技术要求及模块化自动涂胶机的设计原则、 系统组成、 结构特点、 参数和操控方法。实 际应用证明, 使用先进设计方法快速为企业设计制作可靠高效的自动化设备, 能为企业解决生产问 题并创造较大的经济效益。 模块化 涂胶机 重复精度 交流伺服 轨迹

  控制 系 统软 件 是 基 于日 本 WACO 公 司提 供 的 WAPL1 开 发平台 开发 的。具有 主模块、 动工 作模 自 块、 手动工作模块、 示教功能模块、 单步进/ 退模块、 半 弧进/ 退模块、 记录/ 删除/ 替换示教点模块、 轨迹平移 模块、 轨迹镜像模块、 轨迹反转模块等 26 个基本模块, 为实现涂胶机的快速编程示教、 程序控制提供了强大

  按要求涂在工件的确定位置上, 涂在工件上的胶带要 具有均匀一致的截面形状及尺寸。由于是在胶流动状 态下施工的, 所以要想达到上述要求, 一定要满足以下几 个条件: ( 1) 施工所用的胶具有均匀一致的性能, 如粘度、 固化特性等; ( 2) 胶枪挤出胶带的形状尺寸均匀一致; ( 3) 胶枪嘴与工件保持恒定的间隙; ( 4) 胶枪出 胶的速度 ( 流量 Q ) 与胶 枪运行 速度 ( V) 相匹配, 即 Q V; (5) 胶枪挤出胶带的流线方向与工件上涂胶轨迹 曲线的切线方向应保持确定的夹角。 涂胶机的技术参数: 工作台面长 宽= 1300mm 10

  图 1 为按模块化设计原则设计的平面基本型自动 涂胶机, 由机座、 工作台、 胶架、 轴移动单元、 X Y 轴移动单元、 供胶系统和控制管理系统等七个功能模块组 成。X 轴和 Y 轴移动单元为精密传动型, 分别由伺服 电动机通过精密联轴器与滚珠丝杠相连, 滚珠丝杠采 用轻预紧丝杠螺母, 避免了传动系统的回差, 移动单元 还配有滚动导轨导向, 传动系统的精度高, 刚度好。基 座采用焊接式结构, 刚度好、 重量轻、 工序时间短。工 作台采用铝板, 具有轻便不易粘胶的特点。供胶系统 采用专业厂商冷挤胶系统, 可实现流量的连续稳定输 送和启闭自动控制。控制管理系统采用日本 WACO 公司 AFS 数字伺服控制管理系统, X 轴和 Y 轴移动位置采用编 码器检测半闭环反馈控制, 既保证了系统精度又使检 测测量方便。涂胶机的控制管理系统原理见图 2, 数字伺 服控制管理系统通过编码器检测伺服电动机实际输出的转 数及速度, 并将其与理论( 程序) 输入转数及速度相比 较, 对涂胶机实现速度闭环及位置的半闭环控制。

  机械部分设计( 图 1) ( 1) 金刚石刀具适合用于高速加工有色金属及其

  合金。精镗销孔工序我们采用聚晶金刚石刀具, 部分 刀具供应商推荐的聚晶金刚石刀具加工铝合金的切削 参数如下表。

  摩托 车 、 型 车 活塞 销 孔 的加 工 要 求圆 柱 度 微 3 m, 粗糙度 R a 0. 4 m。如此高的要求, 需要高精 度的加工设施保证。20 世纪 80 年代末, 在国内定制 适用的专用设备价格昂贵。在投资不大的前提下, 我 公司技术人员自行研制了精密液压主轴, 利用 C616 车 床床身组装精镗孔机床专机, 基本解决了摩托车、 微型 车活塞销孔加工的难题, 但仍存在以下不足: ( 1) 自制 液压镗头主轴转速 2000r/ min, 切削速度较低、 加工 效率无法提高。( 2) 加工表面粗糙度难于达到一定的要求, 精 镗加工后需对销孔滚压。( 3) 液压系统维护工作量较 大。为进一步改善以上状况, 我公司组织了课题组进 行攻关。

  控制系统具有手动和自动两种工作方式。手动工 作方式大多数都用在涂胶机系统的调试和涂胶机作业程序 的编辑( 即示教) 功能。调试功能主要有: 开/ 关胶枪、 各轴手动驱动速度无级升/ 降、 各轴高/ 低速手动驱动 等。示教功能主要有: 记录/ 删除/ 替换各轴坐标值、 轨 迹类型( 直线/ 圆弧) 、 胶枪状态( 开/ 关) 、 胶枪速度( 0~ 9) 等示教点信息, 将示教点信息存入文件, 整段轨迹平 移、 反转、 镜像, 沿所示教的轨迹单步前进、 单步后退, 半弧前进、 半弧后退等。 自动工作方式是用于正式生产阶段的工作方式, 此时涂胶机将手动工作方式下示教好的工作程序自动 再现出来。为便于生产和操作者使用, 自动方式又分 为单侧自动和双侧自动两 种方式。在单 侧自动方式 下, 操作人员将被涂工件放到工作台上后, 按一下工作 台上的 开始 按钮, 涂胶机自动按指定的程序涂胶, 涂 胶完毕后涂胶机自动回到工作零点待命。在双侧工作 方式下, 两侧工作台的操作人员只需分别把被涂工件 放好, 涂胶机就会自动地交替对两侧工作台的工件进 行涂胶作业。一侧涂完后, 涂胶机会自动到另一侧工 作, 操作人员可通过轮换涂胶的间隙将涂好的工件 取下, 再放上新的待涂件。如此循环往复的工作, 可大 大提高生产效率。 控制系统具有多种工件选择功能( 目前可选择 6 种产品, 每种产品可以有 4 个不同工件) , 操作人员可 以方便地选择作业程序。涂胶机的工作速度可以通过 面板设定( 1~ 9 档速度) , 方便地改变生产节拍。

  任公司投入生产使用, 进行富康车车门密封板和杂物 盒的涂胶, 三年来一直稳定可靠地工作着, 涂胶质量优 良, 使用方便可靠, 为用户带来了可观的经济效益。 由于采用了模块化设计原则, 各模块相关尺寸确 定后即可将各个不同模块分给不同的设计人员同时进 行设计, 制作周期长的模块还可以集中设计力量先行 设计, 并优先投入生产加工, 即按并行工程的思想进行 11

  r 刀尖圆弧半径, mm 根据以上公式, 在保持进给速度、 切削深度、 刀尖 圆弧半径不变的前提下, 提高切削速度不会使粗糙度 变差。相反由于切削速度的提高, 达到最佳切削速度, 同时适当调整进给速度 f , 反而会使加工表面粗糙度 值减小。( 主轴低速旋转时, 进给速度太低容易引起导 轨爬行。 提高切削速度是提高加工效率的有效手段之 ) 一。 为保证机床的 性能, 我们进口了 转速高达8000 r/ min 的精密主轴。 标自动化产品开发的设计人员是一个 成功的实际范 例, 具有实际指导意义。 第一 作 者: 王 吉芳, 北 京机 械 工 业 学 院, 邮 编: 100085, 电线 ( 编辑 赵宏林)

  ( 重庆长江依之密活塞工业有限公司) 摘 要: 介绍了针对铝合金活塞销孔的加工特点而设计的一种双主轴高速精密镗床, 通过模块化的设计和国 际大采购, 以较低的成本制成了高精度、 高效率的设备, 取得了很好的效益。 活塞销孔 精镗 的销孔为例, 在主轴转速 2000r/ min 时, 其切削速度仅 为 v = n d = 100. 48m/ min 此切削速度与上表所推荐的相比明显偏低。 切削加工时, 已加工表面的粗糙度主要决定于残 留面积高度的几何因素和切削过程的不稳定因素。在 使用聚晶金刚石刀具加工铝合金时不产生积屑瘤, 由 于切削速度的提高, 影响粗糙度的切削过程的不稳定 因素主要是切削力的增大和镗杆的振动。在一定的转 速范围内, 通过采用硬质合金镗杆、 提高镗杆的刚性; 严格控制镗杆的加工质量, 减小镗杆的不平衡和调整 刀具角度等措施, 可以使这些不利因素的影响减至很 小。 8r 切削残留面积高度, mm 进给速度, mm/ r Ra H f

  动化设备, 如何减少设计制造 周期, 提高 设备的可靠 性, 满足企业生产柔性及使企业获得最大的投资回报, 是该设备能否得以推广使用的关键。故此, 确定如下 设计原则。 ( 1) 采用伺服控制技术 ( 2) 采用模块化设计 伺服技术易于实现位置、 模块化设计能大大缩短设 速度的精确控制, 适应的工艺范围广, 技术成熟可靠。 计周期, 利于提高产品的批量化程度, 降低生产辅助工 时, 从而降低设计制造费用。 ( 3) 尽可能多地选择使用标准件、 通用件 选择使

  用标准件、 通用件可以充分利用社会先进的制造资源, 大幅度的提升非标产品专业化生产的程度和通用化水平, 提高产品的质量。 ( 4) 非通用部件避免采用工序时间长、 加工复杂的 工艺。 3 2 涂胶机方案的确定 从理论上讲, 涂胶轨迹是一个复杂的三维空间曲

  线, 要达到最佳工艺参数, 最好采用六自由度机器人涂 胶。机器人是一个具有良好柔性的设备, 对工件及工 艺的适应性很强, 但其一次性投资和生产维护费用很 高, 尤其是机器人初期调试工作量大、 时间长, 对使用 者的技术素质有很高的要求, 很多企业望而却步。认 真分析后可以发现, 一些空间曲线特征不明显( 即曲线 期 的坐标值在某一个方向上的尺寸变化范围很小) 的涂 胶轨迹, 对胶枪姿态变化的要求很小, 可以忽略, 完全 可以用三个或三个以下坐标轴的涂胶机, 通过位置和 速度的匹配控制实现涂胶施工工艺要求。考虑到直角 坐标精度高, 模块化单元简单方便, 集成容易的特点, 所设计自动涂胶机采用直角坐标的形式。 的软件基础。

  1100mm; 最大工作速度 v= 100mm/ s; 精度 0. 25mm; 重 复定位精 度 0. 15mm。控制方 式: 交 流伺服。编程方 式: 示教再现、 离线编程。操作方式: 程序自动循环或 手动程序运行。

  相对稳定型转向动态多变型, 产品生产日趋个性化, 产 品的市场寿命日趋缩短, 这些特点给制造业提出了装 备自动化、 柔性化的新要求, 自动涂胶机就是按着这种 理念开发的一种可靠高效的自动化产品。 胶粘剂按应用方法可分为室温固化型、 热固化型、 热熔型、 压敏型和再湿型等五种; 按施工方法可分为刷 胶、 浸胶、 喷胶和涂( 挤) 胶等。其中, 手工涂胶对施工 工艺及位置精度要求较严格, 在几种施工方法中施工 效率最低, 在市场竞争日趋激烈的今天, 已经越来越不 能满足生产的要求。因此, 涂胶施工迫切需要实现自 动化。本文所介 绍的自动涂胶机就是在 这样的背景 下, 按照涂胶工艺及用户生产要求设计的。

  摩托车、 微型车活塞的销孔较小, 以 16mm 直径 组织管理。如该产品在开发设计阶段就将传动、 导向 用的滚珠丝杠及滚动导轨投入加工, 使设计加工并行 进行, 快速缩短了设计制造周期。从设计到投入生产 运行仅用 100 天, 为企 业抢占产品市 场争取了 时间。 实践证明, 该产品采用的设计原则是正确的, 对从事非 12