一种全自动活塞“丝网”印刷生产线设计

摘 要 本文对“丝网印刷”的特点进行了简要分析，将“丝网印刷”技术运用于活塞的耐磨树脂涂层的加工，设计出了一套全自动活塞“丝网”印刷生产线设备。该生产线操作简单，生产效率高，成本低廉，一次成型好，有效改进了活塞的涂层加工工艺，保证了活塞的耐磨性，提高了其使用寿命。

关键词 丝网印刷 活塞 系统

中图分类号：TH138文献标识码：A

1“丝网印刷”特点

近年来，汽车产业的不断兴起，导致生产供应出现井喷式增长，“活塞”作为汽车发动机中一个重要的工作零件，其工作时需要承受高温高压，要求零件具有足够的强度与耐磨性，为了延长“活塞”的使用寿命，通常会在其表面增加耐磨树脂涂层，以降低与活塞内孔的摩擦力，减少磨损。活塞涂层的加工有好几种方法，就目前的生产工艺而言，采用“丝网印刷”是最经济高效的一种手段。

“丝网印刷”是将丝织物、合成纤维织物或金属丝网绷在网框上，采用手工刻漆膜或光化学制版的方法制作丝网印版。其设备简单、操作方便，印刷、制版简易且价格低廉，适应性强。由于丝网版柔软，所需印刷压力小，可进行曲面，凹面，纺织品，玻璃， 陶瓷，金属表面均可印刷。

2全自动活塞“丝网”印刷生产线设计

本课题所研究设计了一种全自动活塞“丝网”印刷生产线，该设备具有操作简单，生产率高，成本低廉，一次成型质量好等若干优点。所设计的整套生产线由以下9个模块组成：（1）活塞进给系统;（2）活塞定位系统;（3）摄像检测系统;（4）活塞方位调整系统;（5）活塞取放系统;（6）四工位转盘系统;（7）活塞印刷系统;（8）活塞出料系统;（9）控制系统。下面对每个模块分别进行介绍。

2.1活塞进给系统

采用电机驱动，链板为间歇运动，光电检测控制转停，链板上装好随行夹具，将清洗后的活塞放入随行夹具（如图1所示），活塞到指定工位进行定位，下一工位拍照确认摆放位置（是否放反），并将放反旋转信号给机械手，机械手根据输入信号进行夹取旋转将活塞摆放正确，到下一工位等待机械手抓取，依次进行。随形夹具间距250mm左右（限于空间，不宜过大），链板单次运送时间约2s，运动速度约0.1m/s，必须保证工件平稳运行。考虑到安装空间需求，各个工位之间预留一个空工位。当然，活塞进给系统也可采用递进式传递方式，其原理如图2所示。

2.2活塞定位系统

该系统包括一个夹持气缸，一对安装于夹持气缸上可夹持活塞侧圆柱面的V型块，一对可夹持活塞侧平面的平行块，平行块位于V型块下方且与V型块通过弹簧相连接。平行块先与活塞销孔的侧平面接触，保证活塞周向角度，再通过V型块夹持活塞头部，保证活塞周向的位置。平行块与V型块通过弹簧连接，从而能够适应不同直径大小和侧平面宽度的活塞。具体原理如图3所示。

2.3摄像检测系统

采用视觉系统实现对特征点所处区域位置进行自动识别，具体检测原理如图4所示。

首先，对特征点在要求位置的样件（样件位置正确）进行拍照;之后选取定义特征点，系统自动对特征点进行学习及区域定位;运行识别系统，系统自动识别所有产品特征点位置，并与样件位置进行比较;输出逻辑判断信号，完成识别过程。由于是对样件进行自定义学习，所以对产品类型及特征点类型有极强的适应能力，可以满足不同尺寸产品，不同形状或尺寸特征点的识别及位置判断。对于同类型产品，只需学习一次，非常便于用户操作。

2.4活塞方位调整系统

方向调整系统（如图5）由竖直方向伺服、180靶住⑷薪羝鬃槌伞I弦还の慌恼障低辰枷翊斫峁莸椒较虻髡低常较虻髡低痴攵孕枰墓ぜ？80靶？

2.5活塞取放系统

由上料机械手、定位机械手和下料机械手组成。其中，上料机械手与下料机械手结构形式一致，故以上料机械手为例进行说明。上料机械手由夹持气缸，伺服进给，旋转气缸组成，如图6所示。上料时活塞到达上料工位，定位机械手直线气缸伸出，夹持气缸夹紧气缸下方平行平面进行气缸二次定位，上料机械手下行并夹紧活塞，定位机械手退回原位，上料机械手上行，旋转气缸转动，将工件送到旋转圆盘4工位夹具系统。夹持气缸最大限度为通用本技术方案所规定的活塞尺寸。

2.6四工位转盘系统

伺服电机驱动转盘间歇式转动，伺服电机驱动印刷夹具转动。活塞印刷夹具按工件规格制作，采用快装快拆结构，并保证安装牢固，精度高，存贮方便。印刷夹具内设滚轮卡子，卡住位置在机构死点附近以提供最大夹持力，保障系统的稳定性，具体如图7所示。上料机械手上料时，顶针顶住印刷夹具中心推杆，机械手将活塞套在印刷夹具上，顶针退出，滚轮卡子将活塞完全固定，机械手夹持气缸放松，机械手归位进行下一次取料。转盘上的夹具用防转锁死，防止夹具随意转动，离合与活塞接触后用专用气缸解锁，保障活塞印刷顺利进行。采用合理的离合装置，在保证稳定性的同时提供最高精度的印刷质量。

2.7活塞印刷系统

印刷设备是配套公司主营产品，设备质量稳定可靠，此处不再赘述。

2.8活塞出料系统

出料输送带与链传动或递进式间歇性进料系统联动，同时转停。将印刷好的活塞送出印刷设备，进入干燥炉。

2.9控制系统

人机界面，多模板储存，不同产品尺寸，只需输入活塞直径，自动调整印刷行程及高度。

3结语

本项目所设计的全自动活塞“丝网”印刷生产线是以精密伺服电机和高稳定气动源件为动力，通过电动和气动使之成机械运动，完成工件全自动输送、印刷交替动作。本项目方案经过论证，结构合理，动作准确稳定，速度快，功能齐全，操作简单方便。预期能完成每10s印刷一只直径在100～150mm的合格活塞，而且设备能够记录产品的生产数量、模板和刮条的印刷数量。

基金項目：本课题项目来源：2018年度高校国内访问学者“教师专业发展项目”——“一种全自动活塞“丝网”印刷生产线设计”，（项目编号：FX2018143）。

作者简介：陈晓（1983-）男，汉族，浙江台州人，研究生，台州科技职业学院，讲师。研究方向：机械CAD/CAM。

参考文献

[1] 曹杰.UG软件在活塞丝网印刷型面设计中的应用[J].内燃机与配件，2012（10）.

[2] 李树坤.浅谈丝网印刷在活塞印刷中的应用[J].工艺技术，2011（06）.

[3] 宋珩.丝网印刷技术的现状与发展[J].现代制造技术与装备，2017（03）.

[4] 杨建友，成刚虎.简述丝网印刷压力均匀性的影响因素[J].网印工业，2009（10）：20-22.

[5] 刘东，王建华.影响丝网印刷质量的因素及常见故障分析[J].网印工业，2014（04）：43-46.