数控清角机下清头部件的设计

　　摘要：为了对塑料门窗设备的焊缝进行清理，特地设计了数控清角机，它有焊清输料平台及支架，送料机械手及其动力驱动部份、上下清头及其动力驱动部分等部分组成。其中上下清头是本机床的核心部分，有内外面铣削机构、上下钩刀、插刀、拉恨切削机构及响应的动力驱动部分、拖板、钩料块等等实现框或扇的清角过程，最终实现塑窗表面、上下内侧面、内外角和胶条槽的柔性加工。
　　关键词：清角机；下清头；铣槽；导向杆；钩料块
　　塑钢门窗的性能。塑钢门窗是以聚氯乙烯（PVC）树脂为主要原料，加上一定比例的稳定剂、改性剂、着色剂、填充剂、紫外线吸收剂等助剂经挤出加工成型材，然后通过切割、焊接的方式制成门窗框、扇，配装上橡塑密封条、毛条、五金件等附件而制成门窗。为了增强型材的钢性，型材空腔需填加钢衬（加强筋），所以成为塑钢门窗。塑钢门窗是继木、钢、铝合金之后的第四代新型建筑门窗。
　　清角机的工作目的：窗框在经过焊机焊接后，焊缝出存在着焊瘤，焊瘤的存在不仅会影响成品窗框的美观，同时也会影响窗框的使用功能，如窗扇与窗框的配合、胶条的装入、影响焊接等等，因此必须对焊瘤进行清除，这一工作的完成就需要清角机来做。
　　一、方案论证及工作原理
　　（一）下清头结构方案
　　设计主要是数控清角机下清头的机械部分的设计，是为了实现清角机下清头能自动进料定位和180X120mm型材90度焊角的角缝清理功能而进行的各个零部件结构设计及改进，最终实现塑窗表面、上下内侧面、内外角和胶条槽的柔性加工。
　　1.为了实现刀具的精确定位加工，特地选择了有反馈装置的动力驱动部分——伺服电机；
　　2.适应传递的扭矩的大小，刚度要求，以及对震动的冲击的吸收更重要的是与电机输出轴配合相连，特地选择了单向膜片连轴器；
　　3.为了实现刀具的快速运动，提高加工的效率，特地选择了大行程的气缸，此种气缸有SMC 厂家外购；
　　4.取消了平常的小拖板结构设计，取而代之的是两根高精度的滑动导柱；
　　5.为了实现运动的精确与快速，特地选择了太敬集团的直线滑动轴承，以及滚珠丝杠螺母副；另外对刀具的设计及孔位的确定都进行了仔细的琢磨，这在零件图中都有充分的体现。
　　（二）下清头结构的方案论证
　　参考结构：两活动导向杆与上下活动板连接，依靠电机、丝杠螺母副来驱动，而为了防止两活动导向杆弯曲变形，特地用了几个固定在大拖板上的导向套来防止其弯曲变形。而现原结构，两活动杆相对于大拖板是静止的，原告用于限制两杆的导向套现在改为随上下两活动板一起活动。
　　论证分析：后一种方案用来固定两活动导杆时，必须在上下加两活动板；为了能连接原来的两活动板，必须再加两根导向连接活动杆；直线滑动轴承和原告的导向套必须在两活动板的上下两面；显然，无论是从安装还是从加工和经济性考虑，后一种方案不可取，故采用原告的结构。
　　（三）下清头的工作原理
　　窗框从输料平台上运送过来，由于窗框质心旋转，到“V”形口时，窗框摆进来一个角度，此时，送料机械手停止运动，抬起；而后有缩在输料平台下面的钩料块在两对接气缸的驱动下将其钩进“V”型口内，并给予预紧使窗框与挡板完全贴全；而后有支架上的气缸伸下压头将其压紧；然后，大拖板带动钩料块退后一定距离，再有竖直的对接气缸带动钩料块退后一个行程，此时，钩料块上的拉刀顶面比窗框的底面高出一个焊缝的高度，再有电机丝杠带动大拖板运动，实现窗框的45度线焊缝的拉削，拉削长度，然后对接气缸缩回的同时，丝杠螺母副再由水平电机驱动使大拖板退回，直至下拖刀正好在窗框内角的正下方；此时再有竖直电机和长气缸配合来实现170mm长的内角焊缝的插削，完成后，插刀要让刀，退回原位；大拖板水平退后一定距离，再有钩刀来实现钩料，它的行程由行程为150mm的气缸和竖直电机来保证，竖直走行完成后，再有水平方向进给，实现在内侧面上钩去焊缝的目的，钩刀让刀，建军回原位；大拖板水平退后一定距离，再有下铣刀实现胶条槽的清缝，下铣刀的运动是通过竖直电机和长气缸来完成的行程，铣刀的旋转运动有与气缸固定在一起的气马达来实现，水平方向有电机丝杠螺母副来实现进给，从而完成下清头的整套工作。
　　二、气缸的选择与计算
　　（一）气缸的选择
　　塑窗型材的厚可达成协议 ，针对不同厚度型材的加工，本次设计选择微调丝杠和快速运动的气缸配合来实现不同行程的刀具定位。如根据钩刀和铣刀的运动行程，选择了大行程的薄壁气缸，这种类型可以提高加工效率，同时还可以减轻重量；同样，为了实现钩料与拉削的两重功能，采用了两个短行程气缸 的对接来实现行程的交换，两个气缸都伸长时——钩料：一个伸长一个缩回时——拉削：两个都缩回时——预备状态。
　　（二）钩料块气缸的选择
　　钩料块作用是先上升一定的高度，把窗框钩住，然后，丝杠运动带动钩料把窗框钩到预定的位置，V型定位装置。然后由气缸夹紧窗框，再用各种刀具进行加工。钩料块上有拉刀，拉刀是拉窗框的边缝，拉刀固定在拉刀座上，拉刀座固定在钩料块座上，当钩料块把窗框钩到预定的位置后，然后下降到一定位置，通过丝杠带动拉刀进行工作。因此钩料块的运动情况应考虑的位置变化的情况，通过气缸来完成这一情况。有两个气缸相对连接，从而完成不同位置的变化，有考虑行程的变化。钩料块轴向范围小，行程不大，结构紧凑，其动作灵活。
　　参考文献：
　　[1]赵如福. 金属机械加工工艺人员手册[M].上海：上海科学技术出版社，2006.
　　[2]蔡春源.新编机械设计手册[M].沈阳辽宁科学技术出版社，2008.
　　（作者单位：山东大