真空成型机稳定性和精度提高的研究

徐敏， 李健

（广西科技大学 机械工程学院，广西 柳州 545006）

0 引言

真空成型机应用广泛，是一种用于硅酸钙板、石棉水泥瓦以及其它板材生产过程中对上一道工序传递来的坯料进行切边、成型和堆垛时的机械加工设备。原有的设备主要由机架和装在机架滑轨上的滑车组合而成，在滑车上装有抽风机、真空系统、横刀架、吸模盘及成型模等部件。由于滑车驱动结构为摆杆式，当滑车达到最大加速度时，滑车的晃动会比较大，定位精度明显下降［1］，而且当滑车晃动变大时，会引起真空成型机的发生故障的概率增高，维修的费用变大，使用寿命缩短等问题。为了降低加工时定位精度引起的误差，减少维修支出的费用，长期保持对坯料的加工定位精度，改进原有真空成型机的结构是非常必要的。本文通过分析原有的真空成型机结构，对其相应的机构进行了改进，目前该真空成型机已应用于实践，具有良好的使用效果，提高了生产效益。

1 原有真空成型机的结构缺陷

牵引件直接与滑车联接，组合刚度大，缓冲行程短，容易引起滑车的晃动，对吸模盘、成型模、横刀架等部件工作有重大影响［2］，而且当滑车晃动变大时，会引起真空成型机的发生故障的概率增高，维修的费用变大，使用寿命缩短等一系列问题。

动力机构通过牵引件与滑车联接，由于该牵引件是摆杆式机构，具有较长的运动链，导致机构占用空间大；工作时，摆杆各构件的尺寸误差及运动副中的间隙将产生较大的累计误差，大大地降低了其运动精度和效率［3］。

抽风机和真空系统置于滑车上，增大了滑车的负载，在传动时易产生系统惯性力，一般的平衡方法难以抵消，增大了滑车运行时的动载荷［4］，当其行走至最大加速度时，滑车的晃动比较大，定位精度明显降低。运行过程滑车的速度及加速度受到一定的影响。

2 改进后真空成型机的结构

改进后的真空成型机在原有的技术基础上改进了一种合理、经济、使用效率高的新型真空成型机的结构，如图1所示。在机架5上设有滑轨，滑轨上则装有滑车9，在滑车9上分别装有前缓冲装置10和后缓冲装置8，前缓冲装置的左侧装有活动架17，如图2所示，右侧装有固定架18，弹簧的两侧分别装有减振器15［5］，拉杆14穿过固定架与活动架相连接。在机架5上位于滑车9行程外的两端分别安装有一个具有索轮结构的主动导向轮12和从动导向轮1，主动导向轮12由摆线针轮减速机与电机构成的动力机构13驱动，钢丝绳11作为主动导向轮牵引件，通过前缓冲装置10钢丝绳与滑车9连接，钢丝绳11的一端固定在前缓冲装置9的拉杆上，另一端绕过主动导向轮12和从动导向轮1固定在后缓冲装置8的拉杆上，从而把有动力驱动的牵引件与滑车9联接起来［6］。在机架5左端装设有一套抽风机6和一套真空系统7。在滑车9上装设有吸模盘部件2，成型模部件3，横刀架部件4。

3 改进后真空成型机的工作原理

改进后的真空成型机通过数控操作系统控制着真空成型机的运行，在输送装置上装有传感器，当上一道工序的待工件传送到输送机上时，控制系统接收到信息，即指令装有钢丝绳11的牵引部件带动前缓冲装置10的拉杆14动作，从而驱动滑车9往复运动，滑车移动速度通过可编程序控制器控制摆线针轮减速机进行调节。驱动机构驱动滑车在不同的工位上对输送机上的待加工件进行加工。其中横刀架部件4的功能是对坯料进行切边，吸模盘部件2的功能是通过抽风机6和真空系统7提供动力对坯料进行吸附，成型模部件3的功能是对坯料进行快速成型加工。

图1 改进后真空成型机结构

图2 减振结构

4 改进前后方案对比

改进前滑车的驱动机构是摆杆式，占用空间大，定位精度低；滑车与牵引件直接联接，缓冲行程短，组合刚度大，容易引起滑车的晃动，高速运行不平稳［8］；抽风机和真空系统置于滑车上，增大了滑车的负载，当其行走至最大加速度时，滑车的晃动比较大，定位精度得不到保证。

改进后动力部件通过钢丝绳带动滑车运行，占用空间少，调整简单，移动速度平稳可靠，滑车的运行最大加速度可达50 m/min，速度提高了16 m/min，提高率达40%；滑车与牵引部件之间通过缓冲装置连接，缓冲装置装设有一个弹簧结构，弹簧的两侧分别装有减振器，滑车一方面借助缓冲装置的弹性元件来缓和冲击力，另一方面在弹性元件变形过程中，减振器将利用摩擦和材料内部阻尼吸收冲击能量［9］，因此当滑车在行走至最大加速度时，其动作仍然十分稳定，无晃动和冲击现象，而且能够保证加工时工件的准确定位，从而降低故障率，延长机器的使用寿命；抽风机及真空系统置于滑车行程外左端，减轻了滑车的负载，降低了滑车运行时的动载荷，当其行走至最大加速度时，滑车的晃动比较小，定位精度明显提高；该真空成型机结构简单，操作方便，改装量少，造价低。

5结语

由于采用了改进后的结构方案，保证了生产环节中对坯料的定位精度，防止了滑车工作时的晃动，滑车调整方便，加工动作稳定可靠，加工表面质量符合切边、成型加工工艺要求，有效地提高了整台机器的使用寿命，适应了生产需要［7］。

本文主要针对原有真空成型机的驱动机构结构复杂，滑车快速运行不平稳，加工时定位精度不高等问题，对该真空成型机的驱动结构、滑车与牵引部件的联接方式进行了改进，进而实现了板材坯料的高效、稳定、大批量生产。实际生产中，该真空成型机在满足生产需要的前提下大大降低了劳动强度，减少了加工辅助时间，提高了经济效益，对其它同类零件生产也有借鉴意义。

［1］ 张建中.机械制造工艺学［M］.北京：国防工业出版社，2009.

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［9］ 宋贵芳，佟继龙.弹簧缓冲结构在冶金车辆中的应用［J］.机械工程师，2013（5）：192-193.