夹片机床自动上下料机的设计与应用

范 嘉 管 菁

（广西科技大学鹿山学院，柳州 545616）

夹片广泛应用在高速铁路、城际铁路、普通公路铁路、城市地铁、大型天文台、大型桥梁建设等基础建设项目。夹片年需求量3亿件以上。夹片有多个主要参数，如锥度、牙形、刚度、表面粗糙度等，其中，锥度是最重要的设计指标，它表明在允许锥度变化范围内的情况下，夹片所产生的夹紧力用以克服缆索承受桥梁重力所需要的拉力，同时又不至于产生过大的载荷而使夹片变形。

现有加工机床加工流程主要经过以下 9 道工序：锯→锻造→车锥①→车端面②→冲字→磨外锥→攻螺纹→锯弹性槽→锯开（分为均匀两片）。其中上标为①～②数字的工序由工人人工将夹片送上数控车床高速旋转的主轴上的胀紧套上。由于车床主轴高速旋转，对手工上料的操作工人，存在极大的安全隐患。工人每天劳动8h，不断重复上料、下料、检测，工作很容易造成疲劳，一旦分神将会威胁到人身安全。

1 设计内容

本设计包括支架、下料管、推料气缸、运料气缸、给料板、给料气缸、下料拔叉和下料气缸，具体如图1所示。使用时，夹片放置于下料管中，通过夹片重力作用落之出料口处，通过推料气缸将夹片推送至给料板上，通过运料气缸将给料板下移推至与车床主轴水平对齐处，再通过给料气缸将给料板的夹片推送至车床主轴上。本设计能将夹片自动送至车床的主轴进行车削加工，解决了现有技术中手工上下料的问题，实现了夹片某道车削工序自动上下料。本设计使用安装简单，提高生产的安全性、可靠性和稳定性。减轻了劳动工人劳动强度，改善工人工作环境。

2 实施与应用

图1 夹片机床自动上下料机的结构示意图

夹片机床自动上下料机，包括支架、下料管、推料气缸、运料气缸、给料板、给料气缸、下料拔叉、下料气缸和给料器，下料管、推料气缸、运料气缸、给料板、给料气缸、下料拔叉、下料气缸和给料器均设置于支架上，下料管为两端开口中空的管道结构，推料气缸设置于支架的支撑板上，下料管通过支撑杆设置于支撑板的上方，且该下料管的下端口与支撑板之间的间距形成出料口，推料气缸位于该出料口一侧，给料板位于该出料口另一侧。给料器为两端开口中空结构，该给料器顶部开设有进料口，下料管固定设置于给料器顶部并通过进料口与给料器相贯通，该给料器靠近给料板的一端口即为出料口。运料气缸设置于支架的支撑板上，运料气缸与给料板连接，给料气缸设置于给料板上，下料气缸设置于支撑板上，下料拔叉与下料气缸连接，下料拔叉一端设有U形槽，该U形槽位于车床主轴处，车床主轴位于支撑板下方，使用时，夹片放置于下料管中，夹片较大一端朝下，通过推料气缸将夹片推送至给料板上，通过运料气缸将给料板推至与车床主轴水平对齐处，再通过给料气缸将给料板的夹片推送至车床主轴上。给料板上设有运料槽，运料槽包括槽板Ⅰ和槽板Ⅱ，槽板Ⅰ和槽板Ⅱ相对固定设置于给料板上，该槽板Ⅰ和槽板Ⅱ之间就间距形成运料槽，该运料槽一端口与出料口相对，所述运料槽中设有推板，该推板可沿着运料槽中移动，且该推板与给料气缸连接。当夹片推送至给料板上时，该夹片可以落入运料槽中，起到定位的作用。给料板通过导向限位杆设置于支架的支撑板上，支撑板上开设有与给料板大小相等给料板通孔。给料板为移动前与支撑板位于同一水平面，当夹片被推至给料板上时，给料板通过运料气缸下移至与车床主轴水平对齐处，再通过给料气缸将给料板的夹片推送至车床主轴上，夹片完成机加工后由下料气缸带动拨叉运动，将夹片从车床主轴上推落下来，再进行下一个夹片加工。所述的导向限位杆为安装有限位块的导向杆，该导向限位杆可对给料板起到导向和限位的作用。

装配过程：用螺栓将推料气缸固定在支撑板上。将专用给料器安装在支撑板相配的凹槽内并固定到位。用螺栓将给料气缸固定在给料板上。将导向限位杆一端穿过支撑板上对应的孔位并固定在给料板相应的孔位上。用螺栓将下料抜叉固定在支撑板上。用螺栓将运料气缸固定在支撑板上。用螺栓将支撑板与安装板联结在一起。用螺栓将安装板固定在车床主轴上。本自动上下料机使用时可与现有的夹片机床连接使用。

使用时，可将多个夹片依次排列放置于下料管中，夹片较大一端口朝下，较小一端口朝上，通过夹片重力作用落之出料口处，通过推料气缸将夹片推送至给料板上，通过运料气缸将给料板推至与车床主轴水平对齐处，再通过给料气缸将给料板的夹片推送至车床主轴上，车床主轴高速运转，车床上的刀具对夹片进行加工，夹片完成机加工后由下料气缸带动拨叉运动，将夹片从车床主轴上推落下来，再进行下一个夹片加工。本自动上下料机可快速有效地将给料器中小端面朝上大端面朝下的夹片百分百推倒（此时夹片翻转90°）。

3 结论

现有夹片生产中机床是主要的加工设备，在机床上加工夹片的工序是影响夹片产量提高的瓶颈。夹片机床自动上下料不仅能消除提高其产量的瓶颈工序且为夹片自动化全面实施奠定了坚实的基础。目前，国内在这方面的研究尚处空白，因此，夹片机床自动上下料市场前景广阔，而且投资少，回报高。夹片生产厂家可设计夹片车外锥的自动装置，实现优质高产低成本。本发明成本可限于2000元以下，远远低于市场上同类产品，性价比非常高，经济效益显著。且本设计主要是进行上料和下料的工序，将现有手工上下料改成机械自动上下料，故可以安装在现有的夹片加工机上，预防不能利用现有夹片加工机而需要进行改造，导致实现夹片自动化生产投资大、成本高。

目前，夹片生产自动化程度低：某公司月产夹片350万件，两班倒每班8h，每月按 22 天计算，一年生产夹片4200万件。手工生产方式大大制约了夹片产量和销量的提升。本发明比传统方法提高效率 50%以上，且生产的夹片质量稳定，互换性好，满足了大批量生产的要求。工人由原来的16人减少至4人，每年减少人工成本60万元。同时加强了企业技术的更新换代，加快了企业自身的发展前景，提高社会竞争力，降低生产制造成本。