鞭炮引线插装自动机械设计

? 传动与控制
?$ * 传动
由于易燃易爆的工作环境，其传动方式采用气压传动是非 常合理的。实际上， 气压传动以它所固有的速度和响应快、 无污 染、 标准化程度高、 可用很简单的机构实现复杂运动、 结构布局 方便灵活及易实现自动控制等优点，它非常适合用于各种自动 机械。这一特点在本设备设计中已充分体现出来。 有关本设备的气动系统另有一篇文章已介绍，在此不再叙 述， 具体参看文献 A * B 。
>>>>>>>>>?
>>>>>>>>>?
* 引言
鞭炮是我国的传统产品，历来由手工制作。虽然近几年鞭 炮生产的少部分工序采用了一些机械设备，但大部分工序仍沿 用传统的手工操作方式，其生产效率低，用工多，劳动强度大， 安全隐患多， 自动化程度低。 我们根据有关厂家的要求，研制了完成鞭炮引线插装工作 的机电一体化设备—鞭炮引线插装自动机械。 本设备属多工位间歇式装配自动机械，由转位及定位机 构、 上料机构、 扎眼机构、 引线插入及剪断机械手和压眼机构等 组成。根据易燃易爆的工作环境， 其驱动全部采用气压传动， 气 动系统的控制采用先进的 BO\ 控制。
@ 结束语
本设备经凋试投入使用， 达到了使用要求， 工作安全可靠， 自动化程度有了很大提高，生产效率明显提高，尤其用工量的 减少消除了许多安全隐患， 受到用户欢迎。实践证明， 在自动机 械设计中机、 气、 电技术的综合应用， 对机构和结构的简化、 自动 化程度的提高、 提高工作可靠性和生产效率， 具有重要意义。
压眼的目的是为了防止已插好的引线在以后的卷贴标过 程中脱落及卷贴商标后引线头露出标纸外 : 这是为了在搬运过 使 程中避免引线里的火药撒出 < 。通过压眼工序一方面压实孔， 它更加包紧引线，另一方面使露在外边的引线从鞭炮的轴线偏 向一边。压眼是由压眼气缸驱动的压眼头来完成。为达到上述 目的， 压眼头的形状是经实验确定的。
’$ % 上料机构
上料机构由料斗、摆动气马达驱动的拨料盘和摆动气马达驱 当隔料器打开料斗下段 动的隔料器组成， 如图 *。转子定好位后， 的料道口时， 鞭炮靠重力落入转子的料槽内。而当关闭时， 料道内 的物料被挡在料道中。为保证料斗内的鞭炮在进入料道时不被卡 住， 拨料盘始终拨动料斗中的鞭炮。
’$ @ 压眼机构
有关， 认为 ! 角的确定过程和剪切过程中剪切力变化情况的复 杂性是造成最大剪切力计算出现误差的根本原因，公式中引入 用来修正最大剪切力计算的 了上刃当量剪切角度修正系数 &! ， 误差。
’$ % 公式的应用价值
下面将按我们得到的最大剪切力计算公式 % ? % 对鞍钢厚板 厂 3@ 剪的参数进行实际计算校核， 以评估公式的推广价值。 鞍钢厚板厂 3@ 剪的具体参数如下： 剪切 ) % =&:: 钢板时， $’ % A&&+B,。此时为 3@ 剪的最大 负荷。 3@ 剪的公称能力为 $:,; C *&$ %=+(。 3@ 剪的其它参数如 下： " % =::， * 上 % DD&&&::。取 %& C &$ %& 计算出上刃当量剪切角度 ! C %$ %’&AE 计算出 &# % %$ D&=F
带动剪子向下运动，这时两边的固定滚轮迫使剪子的两个刀刃 闭合而剪断引线，因此剪断引线是在整个剪子向下运动的过程 中完成的。而当活塞退回并带动剪子向上运动时，两个刀刃在 两个拉伸弹簧作用下复位 : 张开 < 。 所用的引线是以卷料形式提供的，卷料轴安装在支架上， 支架与机械手底座连接。工作时， 引线是穿过固定导管、 机械手 指和伸缩导管， 送到嘴子。
% 工艺流程
本设备要完成的工作是在已装好火药的、 直径 *=::、 长度 H=::、壁厚 A:: 的纸筒一端，以 A=& 方向插入 *$ =:: 粗的用
# 来稿日期： %&&% ? &J ? *=
<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<< 取 &* C &$ F=G &% C &$ H&G &’ C *$ % .% （ ） <=> $:,; % &*&%&’& !"’!& ( 95 ! =&% $:,; C &$ F= I &$ H& I *$ % I &$ % I %$ D&=F I A&& 公式 < = > 的特点为： 上刃当量剪切角度 # 与轧件的厚度 ) 95%$ %’&AE
纸捻制的引线 < 卷料 > 。为保证其爆炸效果及放鞭炮时的安全， 在纸筒上扎出的插入引线的孔应是大端不大于 %$ F:: 的锥孔 且留在纸筒外的引线长不小于 *=:: < 保证点引线至爆炸时间 不少于 ’ 秒 > 。 经多种方案的比较及有关实验分析，其工艺确定为先用实 心的锥子扎孔，其次用可张合的空心锥子夹住引线插入孔内， 然后在纸筒外部用机械手指夹住引线，同时空心锥子张开退 出， 完成引线的插入。待到空心锥子退到原位并重新闭合， 剪子 落下同时剪断引线， 最后压倒己插好的引线。 为实现上述工艺并保证自动机运转的可靠性，我们采用了 间歇式多工位工作方式， 其具体工艺流程为： 转位、 定位、 然后 在不同的 = 个工位同时进行上料、 扎孔、 插入和剪断引线、 压引 线及卸料 < 卸料由与其配套的卷贴标自动机来进行 > 等工序。
’$ ’ 扎眼机构
扎眼气缸驱动锥子在鞭炮的一端扎出插入引线的孔。经实 验测定， 扎眼约需要 %=>5 力， 而且锥子退出时锥子与孔壁之间 的摩擦力也很大， 很容易把鞭炮带起。为此， 设计了由气缸驱动 的压料头， 在锥子扎孔和退出时从上面压住鞭炮。
’$ ? 引线插入及剪断机械手
用纸捻制的引线又软又细， 因此把它直接插入比它粗不多少 的锥孔有很大难度。 为此我们想到大鸟用嘴给小鸟张开的小嘴喂 食的情景， 设计了一个细长的嘴子。嘴子夹着引线插进孔里， 然后 张嘴退出。 为防止在嘴子退出时带出引线， 设计了机械手指。 每当 嘴子退出时， 手指夹住引线， 保证插进的引线不被带出。 当嘴子插进孔里时，在嘴子与机械手指之间有一段引线是 悬空的。经过实验观察发现， 这一段引线在嘴子退出时， 由于嘴 子与引线之间的摩擦力作用而容易折弯，这是已插好的引线被 带出的另一个重要原因。因此在嘴子和引线之间，设计了可伸 缩的导管， 使引线从中穿过， 从而限制了引线的弯曲。 嘴子的张合和送进及机械手指的夹紧动作分别由嘴子闭 合气缸、送引线气缸和夹紧引线气缸驱动。嘴子及其气缸安装 在一个平板上，由送引线气缸驱动的平板在机械手底座的导轨 上运动。机械手指与嘴子同轴地安装在一个架子上，架子与底 座连接。 在嘴子退回到终点时，剪子从嘴子的尖端处剪断已插好的 引线。 剪子气缸安装在架子的顶板上。 当气缸活塞向下伸出时，
《 机械设计与制造 》 !"#$ %&&’ 文章编号： *&&* ? ’JJF < %&&’ > &* ? &&=J ? &%
()$ *
+,-./0"12
3"4/50
6
+,078,-971"! "# !鞭炮引线插装自动机械设计
朱奉春 姜德成 < 齐齐哈尔大学， 齐齐哈尔 *D*&&D > <)#2=1 ,> $0) >2%)’%&7)% ";&#$21= >4#) 21#)%$21= &4$,5&$2’ TRU !"05 ? -.70G VWS(X 3" ? -."05 < Y/Z/.,1 U0/["14/92G Y/Z/.,1 *D*&&DG P./0, > >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>? 【 摘要】 介绍机电一体化设备—鞭炮引线插装自动机械， 讲述其工艺流程、 主要结构、 气动系统及 BOP 控制。 关键词： 机电一体化； 自动机械； 鞭炮； 气压传动； BOP 控制 【 !"#$%&’$】 +), -./,0/12,/ ’3145.67 -84, .64,/5.67 1859:15.0 .4 1 :,0)15/96.04 ,;8.<:,65= +).4 <1<,/ </,4,654 .54 >9/2.67 ! </.60.<3,? :,0)16.4:? <6,8:15.0 4@45,: 16A BOP 0965/93= ()* +,%-#. /)’0&$%,12’#3 !4$,5&$2’3 62%)’%&7)%3 81)45&$2’3 89: ’,1$%,; 文献标识码： S