基于气动自动化的铣床加工送料装置的制作方法

本发明涉及一种气压传动的自动化装卸料设备，具体涉及一种小型自动化专用铣床的拨动装卸料装置。

背景技术：

专用铣床属于一种特殊的铣床，属于金属切削加工设备，是用铣刀对工件多种表面进行铣削加工的机床。在机械制造和修理部门得到广泛应用。在该铣床上可以加工平面、沟槽。专用铣床在工作时，工件装在工作台上，铣刀旋转为主运动，辅以工作台的进给运动，工件即可获得所需的槽形表面或其他加工表面。生产企业在加工过程中，采用专用铣床对薄型零件进行正反两面的铣槽加工，需要进行大批量生产，被加工零件的外形尺寸为22mm×7mm×4.5mm。为了使该铣床的装卸料工作连续可靠，适应自动化要求，需要提供一种能完成以下工作任务的自动装卸料装置：

工件被加工前，该气动装置能按照自动化需要，首先将被加工零件从坯料箱中推出，再由机器手夹持送到加工工位。

工件被加工过程中，被加工完正面后，气动装置取出工件翻面，再将工件放在加工工位，以便加工工件的反面。

工件被加工结束后，即工件正反两面加工完毕后，机器手取出工件，将工件放到储件箱中。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种结构合理、制作简单、操作方便、运行平衡、自动化程度高的基于气动自动化的铣床加工送料装置。

本发明的技术方案：它是由坯料推送机构、夹料旋转机构、移动机构、储件箱和气动自动控制系统等组成，所述坯料推送机构是由薄型气缸、固定架、推坯杆、坯料箱等构成，固定架和坯料箱的底面通过螺栓固定安装在专用铣床机架上，薄型气缸安装在固定架内，推坯杆末端螺纹与薄型气缸的活塞杆内牙相连，前部扁平推杆正对坯料箱中部设置的出坯料口，坯料放置在坯料箱的坯料槽内。所述夹料旋转机构是由手指夹板、手指气缸、气缸支座、回转气缸和托板等构成，回转气缸固定安装在托板上，手指气缸通过气缸支座与回转气缸相连，手指夹板通过螺栓固定安装在手指气缸的手指上。所述移动机构是由纵向伸缩缸、横向移动气缸、支撑板、固定支座和滑动轴承组件构成，两只固定支座固定安装在专用铣床前方的机架上，中间设置横向移动气缸，两边对称设置滑动轴承组件，支撑板下面中部通过螺栓与横向移动气缸相连，从而实现支撑板在滑动轴承组件上作横向移动，支撑板上面两端通过螺栓固定安装两只纵向伸缩气缸，两组夹料旋转机构的托板分别固定安装在支撑板两端设置的纵向伸缩气缸活塞杆端部的固定板上。支撑板左侧的纵向伸缩缸与夹料旋转机构构成a组夹紧伸缩装置，支撑板右侧纵向伸缩缸与夹料旋转机构构成b组夹紧伸缩装置。

进一步的，所述固定架是由一块底面板、一块竖板和两块三角形斜拉板构成，竖板中心设置了阶梯形圆孔，四周均匀设置了螺纹孔，通过两边设置的三角形斜拉板固定安装在底面板上，底面板两侧边设置了槽形安装孔。所述推坯杆末端为螺栓，前部为扁平推杆，该扁平推杆端部打倒角，之间设置圆柱体。所述坯料箱底座两侧设置了安装孔，上部设置了坯料槽，并在u形箱壁的前壁槽底处设置了出坯料口。

进一步的，所述气缸支座是在圆柱体中间设置气缸夹槽形成两侧圆弧形夹柱和底板，并在其四周均匀设置了通孔，底板中心位置设置了圆孔，两侧圆弧形夹柱上设置了与手指气缸安装螺孔对应的连接孔，气缸支座通过穿过四周通孔的螺栓与旋转气缸的顶面均布的螺纹孔相连，手指气缸通过螺栓固定安装在气缸支座上。

进一步的，所述手指夹板为长方形钢板条，并在钢板条的一端设置了两个带护锥的圆柱通孔，通过螺栓与手指气缸的手指固定连接。所述托板为长方形钢板，其中间设置了两个与回转气缸阶梯安装孔配合连接的螺纹孔，四角设置了阶梯孔，通过螺栓与纵向伸缩气缸活塞杆上的固定板连接。

进一步的，固定支座的座底上设置了固定圆孔，座体中部设置了安装横向移动气缸活塞杆的轴承孔，两侧设置了安装滑动轴的轴承圆孔。支撑板两端对称设置四个阶梯孔通过螺栓固定安装在其上面的纵向伸缩缸，中部设置了四个阶梯孔通过螺栓固定安装横向移动气缸。

进一步的，薄型气缸的型号为ｓｄａ-25×20，手指气缸为某公司生产hfz16，回转气缸为ｈｒｑ10，纵向伸缩缸型号为ｍｇｐｍ32×50ｚ带导杆气缸，横向移动气缸的型号为ｒｍｓ32×300无杆气缸；滑动轴承组件选择轴径φ25的光轴与ｓｃｓ25ｌｕｕ滑动轴承与光轴配合。

本发明的有益效果在于：（1）该气动装置能满足自动化的需要，工件被加工前，将被加工零件从取料箱中推出，送到加工工位；（2）工件被加工过程中，当正面加工结束后，取出工件翻面，再将工件放在加工工位。工件加工结束后，即工件正反两面加工完毕后，将工件从加工工位取出放到储件箱中；（3）该气动装置结构简单，所需零配件来源广，容易组装，生产成本低。在自动化控制中，可以基于ｐｌｃ或单片机进行控制，符合模块化和机电一体化控制要求。经调试后表明，该装置操作方便可靠，完全能满足生产要求，可以在较多的同型机床设备中推广应用。

下面结合附图对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明左视结构示意图；

图2为本发明俯视结构示意图；

图3为本发明固定架主视结构示意图；

图4为本发明固定架左视结构示意图；

图5为本发明固定架俯视结构示意图；

图6为本发明坯料箱主视结构示意图；

图7为本发明坯料箱俯视结构示意图；

图8为本发明推坯杆主视结构示意图；

图9为本发明推坯杆左视结构示意图；

图10为本发明手指夹板主视剖面结构示意图；

图11为本发明手指夹板仰视结构示意图；

图12为本发明气缸支座主视结构示意图；

图13为本发明气缸支座左视局部剖面结构示意图；

图14为本发明托板主视局部剖面结构示意图；

图15为本发明托板俯视结构示意图；

图16为本发明支撑板俯视结构示意图；

图17为本发明支撑板左视局部剖面结构示意图；

图18为本发明固定支座主视结构示意图；

图19为本发明固定支座俯视局部剖面结构示意图；

图20为本发明气动控制回路示意图；

图21为本发明位移时间图。

图中：1为薄型气缸，2为固定架，3为推坯杆，4为坯料箱，5为坯料，6为手指夹板，7为手指气缸，8为气缸支座，9为回转气缸，10为托板，11为纵向伸缩缸，12为支撑板，13为固定支座，14为滑动轴承组件，15为横向移动气缸，16为a组夹紧伸缩装置，17为b组夹紧伸缩装置，18为加工工位，19为储料箱，20为底面板，21为竖板，22为三角形斜拉板，23为阶梯形圆孔，24为螺纹孔，25为槽形安装孔，26为底座，27为u形箱壁，28为坯料槽，29为安装孔，30为出坯料口，31为圆柱体，32为螺栓，33为扁平推杆，34为钢板条，35为圆柱通孔，36为气缸夹槽，37为圆弧形夹柱，38为底板，39为通孔，40为连接孔，41为长方形钢板，42为阶梯孔，43为螺纹孔，44为阶梯孔，45为阶梯孔，46为座底，47为座体，48为轴承孔，49为轴承圆孔，50为固定圆孔。

具体实施方式

如图所示，基于气动自动化的铣床加工送料装置是由坯料推送机构、夹料旋转机构、移动机构、储件箱和气动自动控制系统等构成，所述坯料推送机构是由薄型气缸1、固定架2、推坯杆3、坯料箱4构成，固定架2和坯料箱4底面通过螺栓固定安装在专用铣床机架上，薄型气缸1安装在固定架2内，推坯杆3末端螺纹32与薄型气缸1的活塞杆内牙相连，前部扁平推杆33正对坯料箱4中部设置的出坯料口30，坯料5放置在坯料箱4的坯料槽28内。所述夹料旋转机构是由手指夹板6、手指气缸7、气缸支座8、回转气缸9和托板10构成，回转气缸9固定安装在托板10上，手指气缸7通过气缸支座8与回转气缸9相连，手指夹板6通过螺栓固定安装在手指气缸7的手指上。所述移动机构是由纵向伸缩缸11、横向移动气缸15、支撑板12、固定支座13和滑动轴承组件14构成，固定支座13固定安装在专用铣床前方的机架上，中间设置横向移动气缸15，两边对称设置滑动轴承组件14，支撑板12下面中部通过螺栓与横向移动气缸15相连，从而实现支撑板12在滑动轴承组件14上作横向移动，支撑板12上面两端通过螺栓固定安装两只纵向伸缩气缸11，两组夹料旋转机构的托板10分别固定安装在支撑板12两端设置的纵向伸缩气缸11活塞杆端部的固定板上，支撑板12左侧的纵向伸缩缸11与夹料旋转机构构成a组夹紧伸缩装置16，支撑板12右侧纵向伸缩缸11与夹料旋转机构构成b组夹紧伸缩装置17。

实施本发明时，薄型气缸1的型号为ｓｄａ-25×20，手指气缸7为某公司生产hfz16，回转气缸9为ｈｒｑ10，纵向伸缩缸11型号为ｍｇｐｍ32×50ｚ带导杆气缸，横向移动气缸的型号为ｒｍｓ32×300无杆气缸；滑动轴承组件14中，具体选择外购光轴，轴径φ25，选择外购ｓｃｓ25ｌｕｕ滑动轴承与光轴配合使用。所述固定架2是由一块底面板20、一块竖板21和两块三角形斜拉板22构成，材质为ｑ235，由ｑ235钢板焊接而成。其作用是将薄型缸ｓｄａ-25×20固定，该薄型缸活塞杆直径为φ10mm，中心高20mm，安装孔中心距28mm。竖板21上预留的阶梯形圆孔23（φ17ｈ9、φ12）方便活塞杆的伸缩；竖板21长、宽方向间距为28±0.1的四个螺纹孔24用于固定薄型缸ｓｄａ-25×20。在固定架2底面板20上两边开有槽形安装孔25，用于固定架2与机床底座的固定连接与调整。所述推坯杆3材质为45钢，适合推动尺寸为22mm×7mm×4.5mm的毛坯零件。推坯杆3末端螺栓32长度为8mm的ｍ5×0.8螺纹可用来与薄型缸ｓｄａ-25×20活塞杆的内牙ｍ5×0.8与配合。扁平推杆33的长度为30mm、宽度为7±0.1mm，其端部有4-ｃ1倒角，便于顺利推送零件，不发生卡顿。所述坯料箱4底座26两侧设置了安装孔29，上部设置了坯料槽28，并在u形箱壁27的前壁槽底处设置了出坯料口30。坯料箱4材质选用45钢，可放置坯料的空间长22mm、宽8mm、高460mm，适合放置尺寸为22mm×7mm×4.5mm的毛坯零件。坯料箱4上半部分放置零件毛坯，出坯料口30的自身高度为6±0.1mm，出坯料口30的底部与坯料箱底面之间的高度差为23mm，可以保证比薄形气缸活塞杆出料中心高度25mm低2mm，坯料箱4底座上的4-φ6.6mm安装孔29用于与机架固定。所述气缸支座8是在圆柱体中间设置气缸夹槽36形成两侧圆弧形夹柱37和底板36，并在其四周均匀设置了通孔39，底板38中心位置设置了圆孔38，两侧圆弧形夹柱37上设置了与手指气缸7安装螺孔对应的连接孔40，气缸支座8通过穿过四周通孔39的螺栓与旋转气缸9的顶面均布的螺纹孔相连，手指气缸7通过螺栓固定安装在气缸支座8上。气缸支座8选择铝合金为材料，底板上的4-φ5通孔39用来与旋转气缸10顶面的均布螺纹孔连接，弧形夹柱37的上方各有两个共4个φ7连接孔40，用来固定气指气缸7，其定位尺寸27±0.2和11.5±0.2分别与手指气缸7两个侧面上的螺纹孔的高度尺寸和孔间距尺寸一致，以便于固定气指气缸7。底板36中间加工φ20的圆孔38，既能有效减轻连接件自身重量，又能方便安装和维修。所述手指夹板6为长度为22mm、厚度为5.5mm、宽度为8mm的钢板条34，并在钢板条34的一端设置了两个φ4带护锥的圆柱通孔35，通过螺栓与手指气缸7的手指固定连接。所述托板10选用铝合金6061为材料，长度为116mm、厚度为15mm、宽度为50mm的长方形钢板41，其中间设置了两个间距为60±0.2mm与回转气缸9阶梯安装孔配合连接的螺纹孔43，四角长宽方向的间距分别96±0.2mm、30±0.2mm设置了阶梯孔42，通过螺栓与纵向伸缩气缸11活塞杆上的固定板连接。所述固定支座13的座底46上设置了固定圆孔50，座体47中部设置了安装横向移动气缸15活塞杆的轴承孔48，两侧设置了安装滑动轴的轴承圆孔49。该固定支座13的材料为45钢，数量为2个。其作用是支撑横向移动气缸15。固定支座13中间的φ30mm轴承孔48，直接将横向移动气缸15（ｒｍｓ32×300）的活塞杆进行固定。固定支座13两边各有一个φ23mm轴承圆孔49，用于固定φ25mm的光轴及滑动轴承组件14，滑动轴承型号为ｓｃｓ25ｌｕｕ，内径φ25mm。每个固定支座座底46上有3个间距为45±0.2，直径φ10mm固定圆孔50，用于固定支座13与机架之间的固定连接。所述支撑板12是用于连接两个纵向伸缩缸11和一个横向移动气缸15的。在支撑板12的两端背面各有四个阶梯孔44（共8个通孔），在长度及宽度方向的孔间距分别为48±0.2和42±0.2，其作用是为了连接型号为ｍｇｐｍ32×50ｚ的纵向伸缩缸11，该气缸有四个安装螺孔，螺孔在长度和宽度方向上的间距分别为ｗａ＝48mm和ｘ＝42±0.02mm，安装螺钉的螺纹为ｍ8×1.25。在支撑板12的中部上面设有四个阶梯通孔45，长度及宽度方向的孔间距分别为50±0.2和40±0.2，其作用是为了连接型号为ｒｓｍp32×300横向移动气缸15。该气缸滑块上有四个安装螺孔，螺孔的长度及宽度方向的间距分别为ｋｂ＝50mm、ｋｃ＝40mm，从而实现支撑板与气缸的连接。

本发明选择气缸的计算方法：

薄型气缸的选择时，考虑到送料箱设计叠放最多工件数为ｎ＝100件，计算其重量为ｇ＝110.8ｋｎ。工件之间摩擦系数为f=0.3，计算其所需推送力ｆ1＝ｇ·f＝33.24ｋｎ。

选择薄型气缸1的型号为ｓｄａ-25×20，行程为20mm，缸径为25mm。按正常工作状况考虑，系统的气压ｐ＝0.5ｍｐa,气缸的负载率β，取选择最小值β＝0.3，计算得实际可提供推送力：

ｆ2＝β·ｐ·ａ

＝0.3×0.5×10⁶×π×25²×10^-6/4

＝73.6ｋｎ

薄型气缸1可提供推送力远大于所需的ｆ1，推力足够。

用同样的计算分析方法，选择无杆气缸15即横向移动缸的型号为ｒｍｓ32×300。

在ａ、ｂ两组夹送装置中，选择用于夹持工件手指气缸7为某公司生产hfz16，选择回转缸9为ｈｒｑ10，纵向伸缩缸11即纵向伸缩缸型号为ｍｇｐｍ32×50ｚ带导杆气缸。

本发明的具体工作流程可以分解为：

1、坯料5被加工之前：

坯料5被加工之前，由ａ组夹紧伸缩装置完成取料与装料动作，其具体工作步骤为：

ａ组夹紧伸缩装置16气缸在坯料箱处纵向前伸→取料→气缸在坯料箱处纵向后收→气缸横向移动送料→加工工位纵向前伸→装料→气缸加工工位纵向后收→停留。

2、坯料5被加工过程中：

ａ组夹紧伸缩装置16完成坯料5的取料、翻面、送料工作：

其具体工作步骤为：

气缸加工工位纵向前伸→取料→气缸纵向后收→气缸翻转180°→气缸纵向前伸→装料→气缸纵向后收→原位停留。

3、坯料5加工完毕之后：

坯料5加工完毕之后，由ｂ组夹紧伸缩装置17气缸完成取料与送料至储件箱19的动作，与此同时，ａ组夹紧伸缩装置气缸完成下一个取料装料动作，在时间上ａ组夹紧伸缩装置16和ｂ组夹紧伸缩装置17气缸组动作基本上同步。