电机用槽楔自动送料机的设计和制作

姚飞

（永济优耐特绝缘材料有限责任公司技术部,山西 永济 044502）

随着市场的发展，在劳动密集型企业操作人员的薪酬是很大的开支，造成企业的生产成本增加，这就会出现生产的产品在市场上没有竞争力，导致企业逐步退出市场。因此就迫切地需要发展自动化设备进行制造，本次设计和制作的非标设备——槽楔自动送料机，可以有效解决槽楔磨削过程中人工送料的缺点：人员数量多，劳动强度大、易发职业病、生产效率低下、质量不稳定等。它使用气动推板代替人工送料，使用六个可旋转的料仓进行储料，实现一次操作后长期不用操作设备，达到自动送料的目的，逐步替代人工操作，且自动送料机操作简单，现学现会，减少操作人员数量，降低人工成本，提高市场竞争力。

1 槽楔磨削的背景和现状

1.1 槽楔磨削的背景

传统的槽楔生产工艺不管是质量还是数量都是不能满足的，因为传统生产是靠操作人员一支一支送料，且不能间断送料才能满足需要，但是，实际生产中人员必须定时清理槽楔机，定期检测尺寸，磨削槽楔头部等，就会造成不能连续不断的送料，而间断送料就会导致质量问题频发，生产效率低下，因此，迫切需要设计制作自动化送料设备，替代人工送料，减少人工成本和提升生产效率。

1.2 槽楔传统磨削工艺的现状（见图1）

（1）槽楔在磨削过程中为了防止因粉末堆积而发生火灾，需每30min 清理一次粉末，若专人清理粉末则增加人工成本。若塞槽楔员工清理粉末就会出现槽楔送料中断，造成槽楔表面质量差，生产效率低。（2）操作人员在手工送料时长期保持一个姿势送料，就会出现一些职业病，如长期坐后腰椎出现问题，手心通红，手指磨破等。（3）手工送料时用力不匀，用力太大，槽楔通过砂轮过快，表面光洁度差；用力太小，通过太慢则生产效率低下；不用力时在砂轮下的槽楔表面易出现砂轮印，槽楔报废。

2 自动送料机方案设计

2.1 总体方案设计

（1）总体方案。由于槽楔的种类有很多（约500 余种），其长度、宽度及厚度各不相同，因此，自动送料机在设计时必须考虑兼容性。本次设计根据不同槽楔尺寸和形状，考虑实用性和可操作性，具体如下：①槽楔托盘采用多工位旋转型式，一次储料，长时使用，共设计6 个储料仓位，待一个仓位槽楔毛坯使用完后自动旋转至下一仓位；②使用气缸和推板将储料仓位最下层槽楔毛坯推进槽楔机，然后，推板退回，槽楔毛坯由于重力自动往下落；③在不同位置安装检测传感器，检测毛坯有无，推板前进、退回，工位旋转等；④设定程序，可以根据槽楔尺寸长短设置推进速度和时间，保证可应用于所有槽楔生产。

（2）方案布局图（见图2）

图1 传统槽楔送料方式

图2 自动送料机结构图

2.2 储料机构设计

（1）储料机构设计在圆盘上，分为6 个料仓，每个料仓均采用固定光轴做槽楔毛坯的侧边基准，光轴组成一个尺寸可调的槽形空间，使用旋转手柄调节槽形空间大小，满足槽楔毛坯宽度尺寸不一致的兼容问题，保证槽楔毛坯在料仓内滑动顺畅。

（2）每个料仓储料约为100 ～120 件毛坯，一次可储料600 ～720 件，由员工将毛坯填入料仓内，然后，毛坯通过重力和导板找正，进入推料槽内，等待推入槽楔机。

（3）增加空料检测对射光电传感器，保证设备稳定运行，及时发出需往料仓填料的提示。

2.3 推进机构设计

使用无杆气缸推动槽楔毛坯，检测到料仓内有毛坯时，推动推板前进，推进至槽楔机胶轮位置后推板和胶轮共同运动拖动毛坯进入槽楔机，这时，推板后退至原始位置，开始下一毛坯的推进。

2.4 旋转机构设计

旋转机构是为了保证6 个料仓可以旋转，且旋转后保证料仓和槽楔机导轨对正，本次设计中使用分度轮和凸轮相配合，达到六等分要求，另外，电机驱动带动凸轮旋转，旋转到位后用销轴锁定，保证毛坯通过推进机构被顺利推进槽楔机。

2.5 自动化程序及工艺流程设计

自动化程序设计为手动调节和自动调节，自动调节就是编制程序后自动循环，不用人员进行操作。另外，送料速度和时间可根据槽楔不同长度尺寸随意调节，保证适用于任何槽楔的生产。

自动化工艺流程设计：（1）操作人员手工为多工位托盘式料仓装槽楔毛坯物料；（2）储料仓旋转到位和槽楔机进料口对齐，并锁死；（3）气缸推进，槽楔毛坯被推进到槽楔机胶轮下方；（4）槽楔机胶轮和气缸共同拖动槽楔毛坯前进；（5）传感器检测到气缸送料到规定位置后，气缸返回原位；（6）进行下一个送料循环；（7）若传感器检测到此料仓没有槽楔毛坯，料盘自动旋转到下一个料仓并锁定，然后开始送料；（8）若传感器检测到下一料仓没有槽楔毛坯，则三色灯指示报警，提示操作人员装料。

3 效果评价

根据以上设计方案，制作出槽楔自动送料机，满足了设计方案中提到的要求，达到了自动送料的需求，实现了自动化，节约了人工成本。通过长期使用并和传统工艺进行对比，结果如下：

3.1 成本节约方面

改进前槽楔生产操作人员共计12 人，人员需要不停地手工塞槽楔。安装了槽楔自动送料机后，槽楔班员工减少至8 人，抽调4 名员工至其他需要人员的班组生产，减少人员需求，每年槽楔生产节约人工成本20 万元以上。

3.2 质量提升方面

改进前：人工操作时会因未进行连续送料造成加工脱节，槽楔上表面、侧面会有砂轮印现象，影响外观质量，使槽楔报废率偏高，原材料浪费大，成本增加。

改进后：自动送料频率一致不会出现槽楔在加工中脱节现象，大幅度减少了槽楔上表面、侧面砂轮印等现象，减少原材料浪费，经过计算，预计每年可节约原材料费用5.3 万元。

3.3 生产效率方面

改进前：人工手动进行送料，磨制槽楔时人员不能离开设备，劳动强度极大。12 名员工每天16h 倒班最多只能生产4 台槽楔。

改进后：自动送料机投入使用后，以生产相同型号的槽楔对比，根据现场实际测验，人工将料仓放满时间为20min，可实现2h 无人操作，不间断生产，8 名员工每天16h倒班最少可生产6 台。根据以上对比，在人员减少4 人情况下，生产效率提高46%，满足用户的使用需求。

3.4 人员劳动强度方面

槽楔自动送料机投入使用后，操作人员的劳动强度大大降低，操作人员只需每隔2h 将槽楔毛坯装入料仓即可，不用长时间坐在槽楔机边送料，手心和手指也不会出现红肿等现象，且此操作员工在给料仓装完料后可以去帮扶本班组其他人员，降低整个班组所有人的劳动强度。

4 结语

近年来，我国在工业发展的同时机械自动化也发展迅速。制造性企业在保证质量的前提条件下，想发展唯一的办法就是降低生产成本，提高生产效率。因此，必须逐步实现自动化，减少人员数量，节约人工成本。从槽楔自动送料机的实施效果来看本次设计实现了既定目标，既能节约人工成本，降低人员劳动强度，又能提升槽楔生产效率和生产的质量，为公司发展创造了效益，提高了利润，今后在其他生产环节也需逐步推广自动化。