一种多工位双组份注胶系统设计

张春雨， 郑凤菊， 訾建平，王 力

(安徽科技学院 机械工程学院，安徽 凤阳 233100)

一种多工位双组份注胶系统设计

张春雨， 郑凤菊， 訾建平，王 力

(安徽科技学院 机械工程学院，安徽 凤阳 233100)

滤清器注胶系统用于注射滤芯与壳体零件粘连的胶水，原有注胶系统存在注胶效率低、注胶头残胶、管道泄漏、控制不精确等问题，为解决上述问题本文提出一种多工位双头注胶系统，该系统取电气和气动技术可以实现注胶过程的精确控制。

滤清器；双组份；注胶系统

滤清器为国家重点发展的三十三种汽车关键零部件之一[1]。注胶是滤清器生产中重要的工序，要求混合均匀、无污染、杂质过滤干净、注入速度快、效率高、胶水分布均匀，因此设计出合理的注胶工艺与装备系统，实现质量稳定、自动、高效的注胶过程对滤清器制造至关重要[2]。而目前在实际生产中使用的双组份注胶机主要存在注胶结束后注胶头处有胶液残留，另外，注胶机注胶比例难以精确控制，注胶过程劳动强度大、效率低下和产品质量差等问题。为解决原有注胶系统存在的问题，设计出一种双组份多工位双头自动注胶系统。

1 系统的总体设计

设计自动注胶系统，主要对滤清器外壳与滤芯粘连处进行自动注胶。生产要求：设备的使用寿命不低于10年，每天工作12小h，载荷持续率为90%。

注胶属于轻载荷工作，既要保证注胶的工艺过程，还要控制双组份材料的混合时间及混合比例。对电机功率要求不是太高，所以采用步进电机进行驱动控制，保证注胶的范围、速度和均匀性[3，8-10]。机械部分要考虑整体布局，工作行程要能满足要求，传动装置要平稳且准确，还要兼顾速度，另外需考虑经济性，该设备要求成本低，尽量选用标准件，减少额外的工作量。具体措施如下：

(1)每两个产品完成注胶，回转工作台转动60度，回转工作台的运动是通过步进电动机经过减速器减速，再通过链传动带动旋转，同时在双作用气缸的作用下保证回转工作台的周期性工作。

(2)在产品注胶的同时，工位步进电动机经过减速器减速后通过链传动带动其中一个工位轴的自转，该工位主轴通过传动比i=1的链传动带动另一工位主轴的旋转。同时在两个双作用气缸的作用下进行定位，保证工位夹具的交替性工作。

(3)对于双胶比例的控制采用相同齿轮泵，功率比为2∶1的步进电动机实现双胶精准比例混合。

综合考虑，设计的自动注胶系统主要技术参数为：注胶时间3s，工位圆筒自转速度100r/min，回转工作台主轴旋转速度20r/min，注胶头移动距离35mm。其结构主要由输胶站、注胶头、回转工作台、调整立柱等组成，如图1所示。

2 系统的结构设计

2.1 注胶回转工作台设计

为便于工人操作，整个注胶回转工作平台倾斜30°，按照三工位设计，可安装6个滤清器外壳，共三个工作区域：

(1) 注胶区域：双注胶头对2个工件同时注胶。

(2) 装夹区域：操作工人安装工件的区域。

(3) 卸除区域：操作工人卸除工件的区域。

以上这三个区域保证了装夹、加工、卸除工作的互不影响和相互循环。三个工位的定位装置如图2所示，使用定位气缸对工作台各工位进行定位。

主轴电动机驱动回转工作台转动，配合定位气缸，实现不同工位的准确定位。工位电动机驱动工位夹具自转，实现整周均匀注胶；注胶头组件安装在立柱上，根据需要可以上下移动，同时立柱也能转动一定角度，这样可以调整注胶头组件的位置。注胶头在气缸的驱动下能实现短距移动，以准确进入注胶位置，完成注胶工作。

2.2 传动装置设计

2.2.1 电机的选取

(1)主轴电动机选取

主轴电动机仅仅是带动回转工作台的转动，没有其他额外负载，转矩能满足旋转工作台的自转即可；同时对运转速度和精度要求不高，因此选用步进电机。根据电机的电流、细分和供电电压选择驱动器，本系统选择Y100L1-4型号的步进电机[4，7]。

(2)工位电动机的选取

工位电动机仅仅通过链传动驱动工位夹具的自转，对于扭矩的要求也很低，精度要求不高，选取电机型号为YS5622[4]。

2.2.2 传动方式选取 整个注胶系统动力传动属于低速传动，对于传动方式的精度要求不是很高，但是对于传动的稳定性要求较高，故选选择链传动[3]。链传动具有工作可靠，制造简单，成本低，能在高温和潮湿的环境下连续工作的优点。

3 系统的控制部分

系统控制系统原理如图3所示。

工作时，气源经过气动三连件(空气过滤器、减压阀、油雾器)向整个系统提供动力来源[6]。其中减压阀可对气源进行稳压，使气源处于恒定状态，可减小因气源气压突变时对阀门或执行器等硬件的损伤；过滤器用于对气源的清洁，可过滤压缩空气中的水分，避免水分随气体进入装置；油雾器可对机体运动部件进行润滑，可以对部件进行润滑[9-14]。当三位四通电磁阀2的右位开始工作，对注胶胶头部分进行清洗，防止注胶过程出现堵胶等异常情况。

清洗完毕，检测信号装置检测到定位开关定位完毕信号，两供胶电动机开始工作，同时气缸5动作控制两电磁阀转到接通到胶头管道的工位，双作用气缸8的推动注胶头沿滑道下移，同时气缸9号动作，推动工位主轴上移，通过轴端的摩擦块传递扭矩给夹具，带动夹具的自转，开始注胶。注胶两秒后，气缸5动作，开始卸荷，胶水回到胶桶，同时工件仍在工位上旋转，匀胶1s后，双作用磁性气缸发出信号，并动作，使滑道上移。

接收到双作用气缸发出型号的同时，气缸8、9、12同时动作，使滑道上移，主轴转动，回转工作台转动两个工位。当接近开关接收到回转工作台转动两个工位的信号，气缸12动作，使回转工作台停止旋转。随后进行下一工作循环。

4 结论

本注胶系统经试制、测试表明，具有体积小，结构简单，操作方便，工作效率高，操作劳动强度低，能很好的保证注胶厚度和均匀性等特点。合作企业进行试用后发现，该系统在保证滤清器的生产效率和品质方面效果良好，能给滤清器生产厂家带来良好的经济效益。

[1]葛德义.车用滤清器发展概况[J].汽车零部件,2013(2):5.

[2]赵希明.空气滤清器使用中存在的问题及对策[J].农业开发与设备，2010(8):47.

[3]濮良贵,纪明刚.机械设计(第八版)[M].北京:高等教育出版社,2009:68.

[4]洪钟德.简明机械设计手册[M].上海:同济大学出版社,2002.

[5]赵燕,周新建.可编程控制器原理及应用[M].北京:高等教育出版社,2008.

[6]姜继海,宋锦春,高常识.液压与气压控制[M].北京:高等教育出版社,2009.

[7]邱宣怀,蔡春源.机械零件设计手册[M].北京: 冶金工业出版社，1990.

[8]高军伟,杨建军,黄振兴,等.自动注胶机的控制系统设计[J]. 轻工机械，2009(3):36-38.

[9]罗小林,伍瑞华,何冰强.LED自动注胶机注胶系统设计[J].广东技术师范学院学报，2007(7):76-79.

[10]李明,倪春耕.YD204LV4文本显示器与三菱PLC结合在四头注胶机设计上的应用[J].中国科技信息，2011(13):23.

[11]余俊.点胶机数控系统的应用原理剖析[J].知识经济，2010(11):76.

[12]周莉.基于实验室虚拟工作平台的点胶机定位精度的测试[J].组合机床与自动化加工技术，2008(7):59-61.

[13]罗小林,伍瑞华,余海旭.LED自动注胶机胶水气泡去除系统的设计[J].机电工程技术，2006(9):35-37.

[14]袁立强.液晶显示屏点胶机气动控制系统的设计[J].液压与气动，2003(8):9-10.

(责任编辑：李孟良)

The Design of A Multi-position Two-component Injecting System

ZHANG Chun-yu, ZHENG Feng-ju, ZI Jian-ping,WANG Li

(College of Mechanical Engineering, Anhui Science and Technology University，Fengyang 233100，China)

Filter plastic injection system is used to inject glue between the filter and the shell. The original dispensing system has low efficiency, adhesive residue is on the head, pipeline leaks, and there appear inaccurate control and other issues, In order to solve the above problem, a multi-position two-component injecting system is designed, which takes the electric and pneumatic technology to achieve precise control over the dispensing process.

Filter; Two-component; Plastic injection system

2014-09-15

国家星火计划(2011GA710046)；滁州市发明专利项目(201301)；安徽科技学院校级科研项目(ZRC2013365)；大学生创新创业训练计划项目(201310879016)。

张春雨(1971-)，男，硕士，副教授，安徽省阜阳市人，主要从事机械设计与制造研究。

TH69

A

1673-8772(2015)01-0058-04