折U机的研制

■文/曹志南

前言

2008-2009年我单位为合肥华凌股份有限公司做了一条小冰箱侧板生产线。折U机是这条生产线的一个关键单机。本人独立完成这个单机的研制任务。本生产线已交付使用，其各项性能指标满足产品设计要求，厂家已验收。

一 折U机的设计

1.1 折U机的设计要求

生产过程：1.4～2.1米的板料进入生产线，经上料、冲切、辊轧、打Z、折L、背切后进入折U成型，分别对应的设备为上料机、冲切机、辊轧机、Z-L机、背切机、折U机。

附图为折U机的概貌。

厂家对设备的设计提出如下要求。

一、折成U形，其各部分的尺寸必

须完全符合产品图纸要求；

二、折U后，前面两个角搭接正确，密封可靠；

三、设备动作的过程中不允许对彩板表面有任何划痕；

四、生产节拍必须与整条生产线的节拍协调。

1.2 折U机采用的方案

为了满足上述设计要求，本人分析了多种方案，调查了厂家的使用情况，最后确定了利用气缸推动定位机构、翻转机构折刀机构及输送带运输的方案。生产实践证明，这个方案选择是正确的。

1.3 折U机的基本结构

本折U机是台很复杂的设备，主要由机械、气动和电控等部分组成。

1.3.1 机械部分

折U机由底座、左右折机单元、折机单元两侧的四组输送机构、折U机两端的两组输送机构、支撑组件、左右定位组件及其前后定位组件等组成。左右折机单元由折刀组件、翻转组件、锁模组件和主升降组件等组成。

1.3.2 气动、电控部分

本机共用了19个气缸，如图表所示，用接近传感器和接近开关与气缸结合，从而使各气缸动作协调。

部件名称 配用气缸数1 主升降部件 2 2 折刀机构 2 3 翻转机构 2 4 锁模机构 2 5 输送机构 8 6 左右定位组件 2 7 后定位组件 1

1.4 折U机的工作过程及其特点

1.4.1 工作过程及各主要机构的作用

1.4.1.1 整个过程分为三个状态——初始状态、折U状态和回程状态。下面分述这三个状态。

初始状态：电机启动，由电机通过轴传动皮带轮使三组皮带向前运动，带动要折U板向前运动。此时，升降气缸处于上升位，中间压紧气缸处于下降位，翻转气缸处于初始位，锁模气缸处于初始位，三个定位气缸处于初始位，折边机单元两侧的四组输送机构中的八个气缸处于上升位。这时皮带距地面的高度为900毫米。

折U状态：当板料由前一单机输送到该单机输送机构的皮带上时，由于皮带向前运动，于是将折U板带动向前运动。前定位件协同挡料，使要折U的板正确定位。在左定位气缸的作用下使板料向右挡块处运动至要求的位置。后推定位组件在气缸的作用下实现前后定位。折边机单元两侧的四组输送机构中的八个气缸下降10毫米。升降气缸带动悬臂座及其折刀下降贴住板料。锁模组件实现锁模。翻转组件实现翻转，使板料折U。

回程状态：首先翻转组件退回到水平位置，然后锁模组件退回到初始位置。其次升降气缸作用下使悬臂座及其折刀回到上升位，与此同时中间压紧气缸由下降位转到上升位，使折刀组件翻转。最后折边机单元两侧的四组输送机构中的八个气缸由下降位转到上升位，使皮带上升10毫米，取出板料。

1.4.1.2 各主要机构的设计及作用

第一，折刀机构 由折刀、安装座、压条等零件组成，它们通过螺钉连接。折刀机构又与压件组件通过螺钉连接（旋转部分连接）。中间压紧气缸的活塞杆处于下降位，使折刀组件的安装座的平面保持水平与悬臂座的地面贴合。

第二，翻转机构 由绞支座、翻转气缸、气缸支撑架、翻转板等组成。翻转动作的旋转中心是绞支座的孔中心，以翻转气缸的力为动力使翻转组件由水平位置旋转成垂直位置，从而完成折U动作。再设计翻转机构时重点考虑翻转组件与其他组件的避免干涉。气缸的型号、安装方式及其他的转接件配合，能够多次在电脑中模拟动作。

第三，升降机构 当工件通过皮带输送到折U机中心时，折边机两边的四处升降机构的气缸处于上升位。在对工件四个方向定位以后，气缸下降10毫米，工件与折U机下平面贴合。在完成折U动作后，各气缸回退，气缸上升10毫米，便于取出工件。

1.4.2 折U机的特点

第一，本机定位精确。本人在设计中，仔细分析动作协调，精选了合适的规格和型号的气缸，正确安排各气缸所处部位及完成的动作任务。气缸与接近开关、接近传感器配合运用，从而实现了精确定位。折出的U形符合产品设计要求。

第二，气缸多，动作复杂，但各动作协调性很好，为快捷折U奠定了坚实的基础。

废水流入絮凝池A，加入絮凝剂使沉淀絮凝，沉淀物聚集成大颗粒即可。然后废水流入斜管沉降池A，沉淀物沉入沉降池的底部。用污泥泵将沉淀物抽入板框式压滤机，压滤后得到含镍滤渣。滤液又回到废水调节池。

第三，折U机选材严格，按不同部位的作用选择了不同的材料，考虑了加工和热处理等工艺，从而使折U机不易磨损，使其能稳定长期的工作。

二 折U机的机械加工及其装配

2.1 折U机的机械加工

折U机的机械加工的重点是底座的加工和两个对称折机的加工。底座安装的一个工作面是其他部件的基准面。它的加工质量直接影响折U尺寸和精度。因此本人在加工跟产的过程中重点抓了底座和对称折机的加工质量。

2.1.1 底座的加工

底座是焊接件。它的加工主要是槽钢与板焊接后整体的时效处理和加工上平面的平行度。时效处理的效果是最重要的。它决定着后续加工工序的加工质量。只要时效处理的效果比较理想，那么加工上平面的平行度就有保证。加工上平面可以上大型龙门铣保证它的形位要求。

2.1.2 两个对称折机的加工

2.1.2.1 折机底座的加工

2.1.2.2 折机下滑座的加工

折机下滑座也是焊接件。它的加工保证两工作面的垂直度的要求。它与折机底座之间的连接孔的相对位置也很重要，采用平台划线，摇臂钻上钻孔。

2.1.2.3 折机上滑座的加工

折机上滑座也是焊接件。它的加工保证下平面与直线导轨面的垂直度的要求。它与折机下滑座之间的连接孔采用平台划线，摇臂钻上钻孔。

2.1.2.4 折机悬臂座的加工

折机悬臂座也是焊接件，焊接后要进行整体时效处理。它三处工作面加工后须保证相互之间的垂直度的要求。它加工质量的好坏直接决定着后面装配质量的好坏。它的重量偏向这个零件的一侧，给加工带来一定的难度。

2.1.2.5 折机前后绞座的加工

折机前后绞座的加工主要把握两点：上下平面平磨，四个零件八处Φ20毫米孔采用分两组，每组两个相关零件一次装夹配铰，保证20.7毫米尺寸一致。

2.1.2.6 刀块的加工

刀块先热处理再线切割外形，最后再根据需要分段线切割，这样在多块刀块拼装时保证尖角在一条线上。

2.2 折U机的装配工艺

折U机的装配工艺的重点是折机的装配工艺。

在底座上有两个折机。左折机下滑座是通过螺钉固定在底座上，而右折机下滑座在底座的直线导轨上左右滑动。首先要保证两个折机下滑座安装后上平面高度一致。为了达到这个要求，只需配磨右折机直线导轨付上垫板的厚度，使垫板的厚度加上直线导轨部分的高度等于左折机垫块的高度。然后要保证左右折机下滑座垂直对应面相互平行。这需要通过配作螺钉孔调整达到目的。

在折机上滑座与折机下滑座通过螺钉连接后，通过气缸和直线导轨把折机悬臂座装好，测量两个悬臂座内侧之间的距离，尽可能保证两面平行。

后面以左折机为例，说说后面的装配。右折机方法相同。

左翻转组件与相应前后翻转板先通过键连接，再通过螺钉连接（前后翻转板上预先装好铜套），再把左前后绞座通过螺钉装在左折机下滑座上。左翻转组件部分与左前后绞座通过销连接，销两端装卡环，达到左翻转组件部分活动自如。它的上平面装上活动上模后与下滑座装上固定上模在同一平面上，而且左折机与右折机两处翻转线（活动上模与固定上模相连部分）相互平行。

先安装座与压件组件通过螺钉连接，一起组成旋转部分。再把中间压紧气缸组件装好，其次上耳座先装好旋转部分再直接通过螺钉装在悬臂座上。调节压紧套的位置到气缸下降位，使折刀组件的安装座的上平面保持水平且与悬臂座的底面贴合。最后拼装刀块，使它们的外尖角处于一条与翻转线平行的直线上，才安装好压板，装好螺钉。

通过上耳座与悬臂座之间的垫片厚度的调整，来保证折刀外尖角的两条直线平行，且与活动上模翻转后的平面保证间隙均匀，且间隙比料厚多50微米。

后语

本机是自动生产线上的一个关键组成部分。它的质量从根本上影响到整条生产线的质量。本机是台集机械设计、气动、自动控制设计于一体的复杂设备。本人精心设计，生产现场严抓质量，最后较好地完成了交付任务。