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连杆清洗设备的气动夹具设计.pdf连杆清洗设备的气动夹具设计.pdf -- 1 元

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2012年第1O期液压与气动59连杆清洗设备的气动夹具设计卿前茂,姜莉莉,周鑫,王盼盼PneumaticClampDesignofEngineConnectingRodQINGQianmao,JIANGLili,ZHOUXin,WANGPanpan广东工业大学机电工程学院,广东广州510006摘要为提高连杆在清洗中的定位夹紧,结合连杆的结构及其清洗要求,运用气动原理及PLC控制技术,设计一套结构简单、操作方便的连杆清洗设备夹具,增强连杆夹紧可靠度及强度,使清洗效率更高。关键词连杆气动夹具清洗PLC中图分类号TH6TH138文献标志码B文章编号10004858201210005904引言发动机连杆是连接活塞与曲柄,以传递运动和力的杆件。为提高其使用寿命而对其进行高效清洗,在发动机连杆清洗过程中,由于连杆形状比较复杂且有螺纹孔、盲孔、通油孔等,以及用其他清洗方法难于除去的硬质粘着微粒子。同时,在高压喷淋条件下清洗存在难定位夹紧或者清洗不全面等因素。因此,要高效地清洗连杆,定位夹紧连杆已经成为清洗工作的主要问题之一。以往的夹具通过手动或者半自动夹紧,存在节拍长、人工费力、工作夹紧不可靠、效率低、夹紧程度不高。自动清洗夹紧装置的运用虽然提高了连杆夹紧清洗效率,但是对连杆的清洁度不高及难以避免在清洗过程中对连杆表面造成损伤,另外结构复杂、成本高已成为现实问题,并且在清洗过程中存在不必要的麻烦。为解决以上问题,开发设计一套以气动及PLC为基础的清洗设备气动夹具显得十分重要。1设计原理夹具夹紧对象为各种待清洗的连杆以M3000为例如图1所示。1、4.定位销2、3.凹面圆柱体夹紧元件图1连杆M30t夹具的设计准则为先定位后夹紧,通过定位销定位连杆的活塞销孔及曲轴销孑LllJ,然后再由气动夹紧元件进给夹紧连杆即可。根据这个原理,将这个夹具设计为首先打开夹具开关,将要清洗的连杆体手工放在钢板上一定距离的定位销上,使连杆活塞销孔和曲轴销孔通过定位销定位,定位销在缸杆气动作用下上升钢板设定好的高度,然后夹具夹紧元件在气缸缸杆作用下进给送人,夹具夹紧元件为可以滚动凹面圆柱体,在以程序设定的移动范围夹紧连杆小头端的拐角面处,夹紧连杆体同时拖住连杆体,定位销在气缸作用下退回原位,使连杆体在夹具央紧的条件下悬空。而连杆盖通过连杆盖夹紧元件固定在钢板上,夹具带动连杆进行下一工序。2结构设计夹具可分以下几个关键部分进行研究设计。2.1夹具钢板钢板在装置中起到支撑和稳重的作用,依靠钢板自身的重力使整个夹具夹紧装置更加的稳定。在钢板适当位置开多个定位销孔、夹具夹紧元件孔以及其他的孔,定位销孔为方便定位销的收缩和伸出,夹具夹紧元件孔的制作为夹具夹紧元件的收缩和伸出同时方便定位加紧,在铁板上开上适量的孔,一方面是减轻铁板自身的重量,另一方面,连杆被夹紧清洗时,在高压清洗箱中形成的涡流能通过这些孔对连杆局部面进行冲收稿日期20120322作者简介卿前茂1984一,男,湖南邵阳人,在读硕士研究生,研究方向机械制造及其自动化。液压与气动2012年第1O期洗,这样使铁板结构简洁,同时降低材料成本。2.2定位销定位销在夹具中起到定位和支撑作用,由大圆柱体和小圆柱体组成,小圆柱体高度为连杆两端孔深度的一半,其直径略小于连杆活塞销孔和曲轴销孔两孔孔径,定位销小圆柱体与连杆活塞销孔和曲轴销孔两孔间隙配合。而与缸杆相连接的大圆柱体直径大于连杆两孔径1.5~2em,支撑连杆定位。钢板两夹具夹紧元件孔径略大于定位销的最大径,定位销与气缸缸杆连接,钢板两夹具夹紧元件孔运用于气动缸杆作用定位销伸出与退回。2.3凹面圆柱体在缸杆工作夹紧端选用一个凹面圆柱体,凹面顶部半径略小于连杆夹紧曲面半径,其两端半径略大于连杆夹紧曲面使夹紧作用点集中在凹面圆柱体内侧两端,凹面圆柱体的长度稍长于连杆加紧面,同时,两端突起部位高于连杆曲面,使连杆能够灵活自如地夹住,凹面圆柱体两端测最高处以一定的圆弧结束端末,这样使夹具与连杆的接触面减少,留存彼此间隙,保留的间距有利于涡流清洗夹紧面,由于喷嘴高压冲洗连杆孔与面,连杆在一平面内存在一定幅度的摆动,凹面圆柱体在滚动的情况下使得彼此间有新的夹紧面,而之前被夹紧面就能被形成的涡流冲洗,利用这一原理使得连杆能得到充分的清洗。同时,考虑到清洗环境及条件,凹面圆柱体材料选用抗腐蚀、耐磨及具有弹性的物料,具有弹性的凹面圆柱体在连杆摆动时不会因为与连杆的摩擦而磨伤连杆表面,具有保护作用。2.4连杆盖夹紧元件连杆盖夹紧元件为固定元件如图2所示,通过夹紧连杆盖两螺纹孔来实现对盖的夹紧。其夹紧端头离端面一定距离设一环形凹槽,以一定的倒角制作端面,盖体送人时螺纹孔能顺利通过夹紧元件卡住,由于盖体夹紧元件材料的选择不同,因而不会损伤螺纹孔,清洗后摘取盖体时先向内侧退一小距离,待夹紧元件卡环与连杆盖松动再取出盖体。图2连杆盖夹紧元件图2.5气动元件夹具各气缸分布在连杆清洗钢板另一侧,缸杆工作端分别与定位销及凹面圆柱体相连接,通过气缸缸杆左右移动驱使定位销伸出退回及凹面圆柱体的进给夹紧与松开退回。3气动系统3.1气动系统设计要求夹具气动系统设计具体要求如下1定位销气缸的支撑力在有定位销的情况下能足以支撑连杆,连杆夹紧气缸的夹紧凹面圆柱体与连杆之间的力足以克服连杆自身的重力2夹紧气缸的夹紧力能足以限制连杆在竖直平面内的摆动范围,定位销气缸的支撑力能快速反应,灵活自如伸出退回3气缸夹紧条件有夹紧信号,凹面圆柱体夹紧元件完全落在连杆小端头拐角面上,且夹紧位置正确4气缸夹紧顺序首先,将连杆通过定位销定位,然后通过定位销气缸使连杆上升到一定高度,然后夹紧气缸作用凹面圆柱体进给伸出再夹紧连杆,定位销在定位销气缸作用下退回5气动松开条件有松开信号,且凹面圆柱体夹紧元件完全落在连杆拐角面6气缸松开顺序首先,在夹紧气缸作用的凹面圆柱体使连杆夹紧悬空,定位销气缸作用定位销上升确定的位置支撑连杆活塞销孔及曲轴销孔,然后夹紧气缸作用夹紧元件松开退回,连杆在支撑气缸作用下降至确定的位置7气动系统的气源压力为0.20.5MPa,要求控制部分采用气压传动的PLC控制。3.2气动回路设计结合夹具夹紧的工作原理,气动回路如图3所示。为了确保气缸工作顺利,将连杆手工放在定位销上,使连杆活塞销孔和曲轴销孔通过定位销定位,然后通过PLC输出信号启动电磁换向阀6及气源,压缩空气进入气缸A的上腔,使手工放人的连杆在缸杆作用下伸出,与此同时作用电动行程阀1,压缩空气经单向节流阀3进入二位三通的气控换向阀5右侧,使气控换向阀5换向调节节流阀开口可以控制换向阀5的延时接通时间,压缩空气再通过换向阀4进入两侧气缸B和C的左腔和右腔,使气缸B和C的缸杆伸出而夹紧连杆。一部分压缩空气经过单向节流阀12进入换向阀6右端节流阀12控制阀6直到夹紧元件夹紧2012年第1O期液压与气动6lA.定位销气缸B、C.夹具气缸1.行程阀2、3、12.单向节流阀4、5.气控换向阀6.电磁换向阀7.过滤器8.减压阀9.消声器10.气源11.压力表图3气动回路连杆延时接通,换向阀6右端接通,压缩空气通过单向节流阀进入气缸A下端作用定位销退回。与此同时流过阀4的一部分压缩空气经过单向节流阀2进入换向阀4右端。经过一个清洗工作节拍时间后,换向阀4右位接通,致使气缸B和C缸杆作用的夹紧元件松开退回原来位置。同时一部分压缩空气作为信号进入PLC作用的电动换向阀6,使阀6左位接通,压缩空气经单向节流阀进入气缸A上端,使气缸A的缸杆工作致使定位销伸出定位连杆。待连杆卸载后,电磁换向阀接受信号使气缸A缸杆退回原来位置。定位销退回的同时使电动行程阀1复位,气控换向阀5和4也复位,一个工作周期结束。再次接收信号,即可进行下一个工作周期。结合清洗条件及连杆自身重力,工作提供的气源压力为0.20.5MPa,考虑到气源压力不稳定,本系统工作压力选为0.3MPa。后面选择气缸就是按0.3MPa工作力选用。3.3气缸动作顺序图的绘制根据各气缸动作要求和工作原理,绘制表1所示表1气缸动作顺序图动作0~11~~f33~揖一5~6~胛77~时间AB、CAB一、C一注A.定位销气缸活塞杆伸出A一.定位销气缸活塞杆退回B、C.夹紧元件气缸活塞杆进给夹紧B一、C一.夹紧元件气缸活塞杆松开缩回。的气缸动作顺序图。在图中的f3~珥时间段内连杆得到夹紧后进行清洗的各项工作,而在卯~时间内,清洗完成一个工作周期结束,进行下一个工作周期。4控制系统夹具的控制系统是整个清洗生产线控制系统中的一部分。考虑清洗的工作原理、环境及可编程控制器PLC具有可靠性高、响应快和编程使用方便等优点,选用PLC对夹具夹紧装置进行控制,PLC采用FX1N一60MR作为控制中枢,4点输入,4点输出,输入信号启动系统按钮,在定位销上安装压力传感器,检测定位销是否支撑连杆设置启动按钮一个方式选择开关两个。输出信号系统启动,控制执行元件的电磁换向阀、行程阀及气源等,气缸工作。电磁阀的电磁铁供电电压为24VDCL43,直接与PLC输出电路连接,使系统安全可靠。输入、输出信号I/O分配如表2所示。表2I/0信号分配表输入输出PC输入意义PC输出功能X001系统启动按钮Y001系统启动X0O2加载连杆Y002定位销伸出X003卸载连杆Y003定位销退回复位X004系统停止按钮Y004系统停止5运用实例基于上述设计,在以某清洗液清洗连杆的实验中运用此夹具。其夹具夹紧装置中各动作顺序如下图4所示。lH蠢H悃一一L_fH图4夹紧装置动作顺序通过实验,此夹具设计的夹紧可靠性高、性能稳定,操作简单,其优点体现在以下几个方面1夹具凹面圆柱体的设计一方面使连杆得到可靠的夹紧,另一方面在清洗过程中,在高压清洗箱中形成的涡流流向与连杆摆动逆向,使连杆表面得到更有效的清洗。耐腐蚀、抗高温及具有弹性的材料选择减少与连杆接触摩擦损伤,起到保护作用62液压与气动2012年第1O期伺服阀试验台计算机辅助测试系统的研制应用逯九利,马建峰,梁波ResearchandDevelopCATSystemonElectrohydraulicServoValveTestBedLUJiuli,MAJian.feng,LIANGBo1.西北工业大学自动化学院,陕西西安7100722.西安航空制动科技有限公司,陕西西安710065摘要该伺服阀试验台是为飞机大修厂研制的,按要求设计了相应的液压测试系统及计算机辅助测试系统。该试验台即可测试压力伺服阀又可测试流量伺服阀,测试范围基本覆盖国内航空伺服阀生产厂家。经使用结果表明,该试验台测试效率高,系统稳定可靠,能够满足伺服阀性能验收及故障检测等要求。关键词伺服阀试验台CAT航空中图分类号TH137文献标志码B文章编号10004858201210006204引盲伺服阀试验台是为飞机大修厂研制的测试电液流量伺服阀和电液压力伺服阀的设备。用于伺服阀性能验收、装机前检查、定期检查及故障检测等。该试验台也适用于航空修理厂、主机厂、试飞研究中心、伺服阀生产等单位。1试验台测试功能伺服阀试验台测试压力伺服阀及流量伺服阀的种类有8项。测试项目包括空载流量特性曲线额定流量、零偏电流、滞环、线性度、对成度压力特性曲线压力增益分辨率曲线重叠曲线内漏曲线零漂控制压力特性曲线额定压力、滞环、线性度、死区、松刹电流压力伺服阀动态特性曲线电磁液压锁性能内漏、开锁电流、开锁/闭锁、自动关闭压力及收稿日期20120323作者简介逯九利1979一,女,河南濮阳人,在读博士研究生,主要研究方向飞机液压防滑刹车系统建模与仿真。2夹具中选用抗腐蚀、易清洗的钢作为支撑板,借助钢板的重力在高压喷淋下保持稳定。钢板开适当的孔有助于连杆不方便冲洗面在涡流下冲洗3气动定位销的设计解决手动定位的准确度,同时提高夹具对连杆的定位夹紧效率4连杆盖夹紧元件利用盖体本身螺纹孔夹紧连杆盖,方便安装与摘取盖,并且选用与凹面圆柱体一样的材料,避免夹紧元件与螺纹孔之间的损伤5夹具凹面圆柱体的设计相比普通气动夹具结构更简单化,气动管道更少,降低成本6气动技术的运用使夹具夹紧效率更高,稳定性更好,PLC的应用使得夹具夹紧装置控制可靠。6结论夹具结构简单正常,气动定位销的设计提高连杆的定位精度及效率,夹紧元件的外形设计,满足连杆的夹紧可靠度。使用气压传动作为执行动力,运作效率更高,机构大大简化。PLC技术的运用功能强大,性能可靠。不仅解决了员工的劳动强度,同时降低成本,提高其经济效益。参考文献1王云鹏.连杆夹具的联动夹紧装置J.工艺装备,2002,1052.2方红卫,李志祥.6105t发动机缸体下芯夹具气动系统设计J.装备投术,2004,33942.3侯会喜.液压与气动技术M.北京北京理工大学出版社,2010.4李军英,刘艳香,焦冬梅.三菱PLC在气动机械手中的应用J.工业自动化,2007,95758.5李瑾,李婕,陈涛.随夹的自动定位夹紧装置的设计J.制造技术与机床,2010,12140141.
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zhike上传于2013-11-16

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