一种重型工件自动翻转机设计

李春雷，陈建胜

（苏州工业职业技术学院精密制造工程系，江苏 苏州215104）

经调研，发现企业中有一种重型工件按照常规的生产流程，其顶面和底面都必须进行检验，因此为了能够进行详细彻底的检验，需要对重型工件进行翻转。而现有重型工件的翻转工作全部由人工利用行车进行吊装后完成，不仅劳动强度大，危险性极高，而且人工翻转无法保证重型工件的位置精度，检验效率低[1]。针对这一难题，设计了一种重型工件自动翻转机（专利号201621292641.X）。

1 结构组成

机器的整体组成结构如图1所示，其由底部支座1，电气控制柜2，控制盒28，启动按钮29、复位按钮30，停止按钮31，重型工件10，安全栅栏27，可调支撑脚33，加固梁32等组成。

图1 整体结构的正面立体图

两台翻转装置的位置关系及其结构如图2所示，其由工作台3，移动板7，伺服电机23，同步主动轮25，同步带26，同步从动轮22，导轨6，压紧液压缸安装板13，旋转板11，轴承座8，旋转轴9，支撑柱12，压紧板15，压紧液压缸14组成。

图2 两台翻转装置的位置关系及其结构图

翻转装置正面的具体结构如图3所示，其由伺服电机安装板24、滚珠丝杠20、滚珠丝杠安装座21、压紧液压缸14、压紧板15、垫板4、导轨滑动座5等组成。

图3 翻转装置的正面立体图

翻转装置反面的具体结构如图4所示，其由翻转液压缸连接座18、翻转液压缸安装板16、翻转液压缸17、移动板螺母座19、滚珠丝杠20、滚珠丝杠安装座21等组成。

图4 翻转装置的反面立体图

2 工作原理

在操作员检验完重型工件10的顶面后，走到安全栅栏27外面，按下电气控制柜2上位于控制盒28上的启动按钮29，翻转装置开始翻转工作，具体包括以下步骤：

右侧的工作台3上的伺服电机23开始工作，通过同步主动轮25、同步带26、同步从动轮22带动滚珠丝杠20旋转，驱动移动板螺母座19带动移动板7向左移动，移动到位置后伺服电机23停止工作，移动板7停止移动；然后右侧的翻转液压缸17开始工作，通过翻转液压缸连接座18推动旋转板11向上翻转，当旋转板11翻转到竖直位置后，翻转液压缸17停止工作；此时左侧的工作台3上的压紧液压缸14开始工作，推动压紧板15向右伸出，将重型工件10夹紧在支撑柱12上；然后左侧的工作台3上的伺服电机23开始工作，通过同步主动轮25、同步带26、同步从动轮22带动滚珠丝杠20旋转，驱动移动板螺母座19带动移动板7向右移动，移动到位置后伺服电机23停止工作，移动板7停止移动；紧接着左侧的翻转液压缸17开始工作，通过翻转液压缸连接座18推动旋转板11翻转，旋转板11翻转到竖直位置后，翻转液压缸17停止工作。

此时重型工件10的一半位于左侧的工作台的支撑柱12上，另一半位于右侧的工作台的支撑柱12上；接下来左侧的工作台3上压紧液压缸14开始工作，向上收回压紧板15；右侧工作台3上压紧液压缸14开始工作，推动压紧板15向下伸出，将重型工件10夹紧在支撑柱12上；左侧的工作台3上的伺服电机23开始工作，通过同步主动轮25、同步带26、同步从动轮22带动滚珠丝杠20旋转，驱动移动板螺母座19带动移动板7向左移动，移动到位置后伺服电机23停止工作，移动板7停止移动；左侧的工作台上的翻转液压缸17开始工作，通过翻转液压缸连接座18推动旋转板11翻转，旋转板11翻转到水平位置后，翻转液压缸17停止工作。

此时右侧的工作台3上的伺服电机23开始工作，通过同步主动轮25、同步带26、同步从动轮22带动滚珠丝杠20旋转，驱动移动板螺母座19带动移动板7向右移动，移动到位置后伺服电机23停止工作，移动板7停止移动；右侧的工作台上的翻转液压缸17开始工作，通过翻转液压缸连接座18推动旋转板11翻转，旋转板11翻转到水平位置后，翻转液压缸17停止工作。

此时重型工件10已经完成翻转，底面朝上；操作员走到安全栅栏27里面检验工件的底面；完成后走到安全栅栏27外，按下电气控制柜2上位于控制盒28上的复位按钮30，右侧的工作台3上的压紧液压缸14开始工作，收回压紧板15，最后利用行车将完成检验的重型工件10吊走[2-5]。

3 结束语

为了解决实际工作中重型工件翻转困难这一难题，设计了一款能够实现重型工件自动翻转的机器。使用UG软件对机器的电气柜、安全栅栏和翻转装置进行了三维结构设计。此重型工件自动翻转机的特点是：（1）通过电气控制柜可实现全自动控制，操作简单，作业员只需在完成零件顶面检验后，按启动按钮即可实现重型工件的翻转，大大降低了劳动强度，减少了生产成本；（2）一次工作循环即可完成重型工件的夹紧、移动、翻转三个工序，翻转精度高，大大提高了检验效率；（3）在工作区外围设置安全栅栏，操作人员在安全栅栏外操作，远离工作区，大大提高了安全性；（4）工作台尺寸为 1 000 mm×800 mm×340 mm，底部支座尺寸为2 200 mm×980 mm×70 mm，均选用70 mm×70 mm方管钢材组装而成，不仅整体强度高，而且符合人机工程；（5）安全栅栏底部设有可调支撑脚，方便调节高度，电气控制柜和控制盒放在安全栅栏外，人员操作时与工作区隔离，保证了操作人员的安全，布局合理。通过详细的工作原理分析，结果表明该机器的结构合理，具有很强的实用性。现已申请获得了专利，今后可试制样机，进一步完善并推广使用。

参考文献：

[1]孙 恒，陈作模.机械原理[M].北京：高等教育出版社，2014.

[2]濮良贵，陈国定.机械设计[M].北京：高等教育出版社，2013.

[3]郭志忠，黄庆会.UG NX 10产品设计基础[M].杭州：浙江大学出版社，2016.

[4]陈乃峰.UG NX三维设计案例教程[M].北京：清华大学出版社，2013.

[5]沈春根.UG NX 8.5有限元分析入门与实例精讲[M].北京：机械工业出版社，2015.