鸭嘴式机械精量穴播器取种带夹紧工装的设计研究*

2021-02-07李志勇何波涛朱晨阳马永平

南方农机 2021年3期

李志勇，张惠，何波涛，朱晨阳，马永平

（1.石河子市鑫昌盛农机有限公司，新疆石河子 832003；2.石河子大学，新疆石河子 832003）

0 引言

棉花和玉米是我国主要农作物，2019年全国棉花播种面积3 339.29 千公顷，玉米播种面积41 284.06 千公顷，占到2019年我国农作物总播种面积的26.89%[1]。播种是农作物生产的重要环节，播种的质量会直接影响到农作物的成活率，从而对农作物产量产生影响。播种机实现了农作物播种的机械化作业，穴播器是播种机的核心部件，目前，棉花、玉米多采用鸭嘴式机械精量穴播器进行播种，因此鸭嘴式机械精量穴播器的市场需求巨大。根据调查发现，此种鸭嘴式机械精量穴播器的生产方式以人工手动装配为主，穴播器取种带装配无专业夹具，需耗费大量劳动力，装配耗时较长，且对零件薄弱处易产生损伤，严重影响到组装效率与精度。

围绕播种机生产制造过程中工装夹具的研究多集中在轴类和焊接部件，宋楠楠等人针对播种机多销孔轴类零件在小批量加工时，先划线打样冲窝后钻孔、钻孔容易歪斜、废品率高的情况，设计了一种可以钻多种轴的工装[2]。张加财等人为提高2BJQ 系列玉米播种机产品质量，在生产材料的使用上、零件加工工艺和机具小部装的工装上都进行了优化改进[3]。马信春等人针对穴播器腰带总成手工焊接作业效率低、焊接质量不稳定等问题，设计出一套穴播器腰带总成焊接柔性夹具[4]。当前对鸭嘴式机械精量穴播器取种带夹紧工装研究较少，考虑到穴播器取种带装配方式的弊端，研究设计了一种鸭嘴式机械精量穴播器取种带夹紧工装，提高组装效率，减少人工成本，避免组装过程对零件的损坏。

1 取种带夹紧工装的总体设计方案

取种带是鸭嘴式机械精量穴播器的关键部件，其装配效率和质量直接影响了穴播器的生产效率和质量。取种主块上安装着窝眼、门帘、拐臂等部件，这些部件的装配质量是导致精量播种环节发生漏种或多种现象的直接因素。取种带总成主要是由取种主块圆周阵列式排布，主块与主块之间使用插块的连接装配。而目前的装配多采用榔头多次敲击，按照目前的穴播器主流型号，至少需要安装8 个插块，也就意味着在不同的位置进行反复的榔头敲击，敲击可能造成取种主块接触面损伤，引发的共振也会影响窝眼、门帘、拐臂的质量。

鸭嘴式机械精量穴播器取种带是由多个取种主块和插块装配组成，依据作物不同株距需求，穴播器可分为8穴、10 穴、11 穴等 9 个型号，不同规格穴播器对应取种带的所需取种主块、插块数量如表1 所示相对应。在装配过程中，两个取种主块间的连接由取种主块上的梯形凹槽与插块两侧的凸条配合固定，取种主块是非对称的装配体，两个取种主块需扶正且保持相对位置插块才能顺利插入。由于取种主块和插块均为塑料制品，在插入时需确保待装配件位置的精确，以保障装配过程中不损伤待装配件。因此，根据设计需求，采用全部取种主块一次夹紧，插块顺次装配完成后整体取出方式。

表1 穴播器型号与取种带取种主块、插块对应数量

2 取种带夹紧工装的结构设计

2.1 取种带夹紧工装使用的工作原理

鸭嘴式机械精量穴播器取种带装配时，首先利用气动装置使得夹紧组件中的推块处于待夹紧状态。操作人员利用底盘的定位固定取种主块。待取种主块全部放置完成，启动气动装置按钮使驱动组件以轴心为原点沿半径向外运动，使取种主块夹紧。操作人员将对应穴数取种带插块顺次完成与取种主块的配合。再次启动气动装置，待滑动推块以轴心为原点沿半径向内运动返回后，操作人员取下已装配好的穴播器取种带。鸭嘴式机械精量穴播器取种带整体结构三维图如图1 所示，取种带夹紧工装局部爆炸视图如图2 所示。

图1 鸭嘴式机械精量穴播器取种带整体结构三维图

2.2 取种带夹紧工装的底盘设计

取种带夹紧工装的底盘设计需要满足固定板和定位块的固定、实现滑动推块的沿底盘半径方向往复运动，以及驱动组件的齿状滑块上下往复运动。底盘结构如图3所示。在底盘的上表面均布有燕尾槽，与燕尾槽相交的有定位块安装槽，使得滑动推块可被限制在燕尾槽中做往复运动。定位块可与取种主块底部凹槽配合，用于快速固定待夹紧取种主块。定位块设有沉头座，使定位块与底盘通过螺纹连接。