块机结构设计核心探索

张晓洲

摘要：本文基于碎屑金属压块机结构整体功能要求展开分析，结合碎屑金属压块机结构设计核心，内容包括做好尺寸计算工作、进行机械臂设计、液压系统设计、压饼系统设计等，通过研究机械臂运动仿真实验要点，其目的在于优化碎屑金属压块机结构设计内容，提高碎屑金属压块机工作效率。

关键词：碎屑金属压块机;机械臂;液压系统

在机械加工制造中会产生大量的金属碎屑，如果依靠人工对金属屑进行装卸，那么也会投入大量的人力成本，所带来的经济效益较低。同时金属废料的边缘也比较锋利，如果不注意也会给人体带来伤害。如果随意弃置这些废旧金属，不仅会造成环境污染，还浪费了有限的金属资源。若可以将这些金属屑进行回收并循环利用，将促进资源的可持续发展，并带来巨大的社会效益和经济效益。

1碎屑金属压块机结构整体功能要求

在碎屑金属压块机结构的设计中，其主要是由行走装置、抓取装置和压块装置三部分组成。设备在具体工作中，设备也会在车间中指定区域内待命，等待使用者下达清理指令后，设备也会按照既定程序和轨迹路径来走到既定位置，等待设备到达既定位置后，安装在履带车上的机械臂可以按照既定指令将金属碎屑进行抓取，随后再转向将其放置在履带车后端的压块仓，随后重复此操作，直到槽车内多个标记点被覆盖后，开始下一阶段操作。在两个液压缸结构的驱动下，压块会按照垂直向下的方向进行运动，并且压缩到一定密度后停止继续冲压，将碎屑进行压块处理，随后设备继续上升并实现复位，随后将得到的金属碎屑块退出到外界。

2碎屑金属压块机结构设计核心分析

2.1做好尺寸计算工作

在对碎屑碎屑金属压块机展开结构设计时，首要任务便是做好尺寸计算工作，这也是确保结构稳定性的基础条件。在具体实践中，第一，对于结构工况情况展开分析，注意系统运行时是否存在特殊性要求，根据得到的基础资料来展开产品设计。第二，对于机床运动轨迹、每日工作时间、机床作用力等内容进行整理，同时在仿真模型的辅助下，顺利完成压块机动力参数、传动模式、空间结构等内容进行合理设计，不断提升结构紧凑性，同时也需要做好安全性、可靠性、综合强度校核，以提碎屑金属压块机应用状态的可靠性与实用性。

2.2进行机械臂设计

在具体设计中也需要做好机械臂设计工作，基于实际应用情况，在对机械臂结构进行设计时，需要确保结构便捷性、经济性，多选择舵机驱动六自由度机械臂来作为主要结构。此类结构在应用中也具备以下应用优势：第一，应用结构相对简单，使用到的结构件容易加工，具体尺寸可根据舵机参数进行设计，以满足相应的使用需求。第二，零件主要通过板材进行加工，这样可以减少材料成本支出，以确保结构的综合强度。第三，舵机扭矩使用到的板材质量较轻，并且其载荷相对较小，在应用中也具备了良好的可行性。

2.3液压系统设计

在对液压系统展开设计时，也需要注意以下几点：（1）根据压块机的整个动作状态，会使用单活塞双作用液压缸来作为主要液压系统，在系统进油工作时，压块机的工作部件也会顺利回到原位，以确保系统工作状态稳定性。（2）在实际应用中，机会使用液压缸展开往返行走，同时利用电磁换向阀来完成液压操作，确保系统工作状态的稳定性。（3）在主液压缸运行过程中，也会设置某一应用支路，并使用节流阀来对液体流量进行控制，以满足系统工作状态的稳定性[1]。（4）完整的液压系统中不能缺少溢流阀，其也起到了良好的保护作用，另外在设计中也需做好油箱、电动机和液压泵的设计工作，从而确保系统工作状态的安全性与稳定性。

3机械臂运动仿真实验分析

3.1建立位姿矩阵

展开机械臂运动仿真实验时，首要任务便是建立位姿矩阵，这也为后续分析工作的展开奠定良好基础。基于以往应用经验可以得知，机械手会由许多连杆组成，其中每个关节都属于一个相对独立的坐标系，为便于仿真实验的分析，也会使用齐次变化矩阵对相对位置与姿态进行确定，如使用4×4齐次变换矩阵作为初始矩阵，建立矩阵集合，记作U，U={U1，U2，U3...UN}，各矩阵也保持着相对独立性和关联性，并且在矩阵相乘的状态下，可以得到更加准确的分析结果，以便于后续处理活动的有序展开。

3.2坐标系简化设计

为了便于后续计算工作的展开，在实际应用中也需做好坐标系简化设计，加快坐标系的计算速度。假定O-XYZ是机械臂工作期间的基础坐标系，而其他关节位置都会建议一个相对坐标系，而杆件之间也会使用连接操作臂进行连接，用θ（记作θ1，θ2，θ3等）來表示各关节转角角度。假定在初始状态下所设立的基坐标系 XYZ 中，θi是第i杆件结构在 XOY 面内的转角，随后对于杆件长度进行设计，建立相应的位姿齐次变换矩阵，并且对坐标体系进行整理设计，以此来提高所计算结果的准确性与可靠性[2]。

3.3仿真坐标值输出

完成上述工作后，进入到仿真坐标值输出工作，在具体实践中也需要根据位姿矩阵来完成MATLAB 仿真程序的编写，随后在程序的各个关节位置处，对于各个转角位置的坐标值进行计算，搭配着相应的应用图形来对其进行客观表达。而且为了更加直观地表达仿真结果，在具体的仿真实验中也会使用单一变量法进行处理，以提高所得数据分析结果的目的性。另外，在结构参数与仿真环境保持不变的状态下，每次进行实验时只需要转动某一个自由度，随后按要求展开图形仿真设计，在对比其他关节位置的机械臂状态后，会基于自由度协同运动情况来展开仿真设计，得到的仿真数据和预期要求数据进行对比，从而提高分析结果的准确性与适用性[3]。

结束语

综上所述，从实际应用情况来看，碎屑金属压块机具备良好的应用价值，为了更好地发挥出压块机应用价值，需要做好结构设计工作，这样不仅可以积累相应的设计数据，不断优化压块机设计质量，而且可以有效提升碎屑回收效率，带来更高的经济效益。

参考文献：

[1]李海龙，武世龙，石壮.金属屑压块机液压系统设计[J].机床与液压，2021，49（19）：85-87.

[2]杜思玉，王昆，刘世勇.金属切削废屑处理再生自动压块机[J].能源与节能，2020（08）：155-157.

[3]杜春超.基于PLC的金属压块机控制系统设计[J].内燃机与配件，2020（07）：7-8.