汽车门铰链型钢刨耳子专用机床研究.pdf

第 1 2期 2 0 1 1年 1 2月 组 合 机 床 与 自动 化 加 工 技 术 M o d ul a r M a c h i ne To o l Aut o m a t i c M a nu f ac t u r i ng Te c h ni q ue NO． 1 2 De c ．2 01 1 文章编号 1 0 0 1 2 2 6 5 2 0 1 1 1 2 0 1 0 2 0 3 汽车门铰链型钢刨耳子专用机床研究 郭好 强， 孙 爱军， 马会 民 河南省宏源车轮有限公司技术 中心， 河南 安阳4 5 5 0 0 0 摘要 门铰 链 型钢是 专 门为制造 汽 车 门铰链 轧 制 而 成 的型 钢 条料 。在 型钢 轧 制 过程 中 ， 由 于轧辊 辊 缝 的存 在 而不 可避免 地 出现 耳子 即飞边 。原 来通过人 工使 用 角磨 机 来打磨 耳子 ， 我们 对 原来 的加 工 方法进行 革新 ， 而设 计 制造 了一种 汽车 门铰链 型钢 刨耳子 专 用机床 。文章 重 点对 此机 床 的 总体 结 构、 导向传动结构、 压 紧结构、 刀具结构进行 了分析 ， 相信文章对研 制同类型的刨耳子 专用机床具有 一 定的参 考价值 。 关键 词 汽车 门铰链 型钢 ； 刨耳 子 ； 总体结构 中图分类 号 T H1 6 ； T G 6 5 文 献标识 码 A Re s e ar c h o f M a c hi ne To o l f o r Pl a nn i ng o ff t h e Ro l l i n g Ed g e o f Hi n g e Pr o f i l e S t e e l GUO Ha o q i a n g ，S UN A i j a n，MA Hu i mi n T e c h n i q u e C e n t e r o f H e n a n H o n g y u a n Wh e e l C o ． ， L t d ．A n y a n g H e n a n 4 5 5 0 0 0 ，C h i n a Abs t r a c t Hi ng e p r o f i l e s t e e l a r e u s e d f o r ma k i n g a u t o mo b i l e d oo r h i n g e． I n t h e s t e e l r o l l i n g p r o c e s s，d u e t o t he p r e s e n c e o f t h e ga p b e t we e n r o l l e r s， r o l l i ng e d g e i s i n e v i t a b l y pr o d u c e d． Or i n i n a l l y t h e r o l l i n g e dg e i s r e mo v e d b y ma n u a l g r i n d e r ． a fte r i n n o va t i n g o f t he f o r me r p r o c e s s i ng me t h o ds ，we d e s i g n e d a n d ma n u f a c t u r e d a s p e c i a l ma c h i n e t oo l f o r p l a n ni ng o f f t h e r o l l i n g e d g e ． Thi s t e x t i s e mph a s i z e d o n t h e a n a l y s i s o f o v e r a l l s t r u c t u r e o f t hi s ma c h i n e t o o l ， t he s t r u c t u r e o f t r a n s mi s s i o n a n d c o mpa c t i o n， c u t t e r e t c ．The r e s e a r c h o f t hi s p a p e r ma k e s c o n t r i b u t i o n s t o t h e d e s i g n i n g o f f a mi l i a r ma c h i n e t o o 1 ． Ke y wor dshi n g e p r o f i l e s t e e l ；p l a n i n g o f f r o l l i n g e d g e；o v e r a l l s t r u c t u r e 0 引言 现在一般 中档 以下轿 车 车 门的门铰链 俗称 门合 页 采用 的是 钢板冲压 件 ， 中档 以上 轿车 特别是 欧美 系 车门的门铰链采用的是整体钢件 ， 而我单位生产 的门铰链型钢 见图 1 就是制造整体钢件门铰链的材 料 ， 型钢通 过被轧制成条料钢 ， 然 后经过锯 断、 钻孔 、 组 装等工 序加 工 组装 而 成 汽 车 门铰 链 。但 在 轧 钢 过程 中， 由于轧 辊 辊 缝 的存 在 而 不 可 避 免 型 钢 产 生 耳 子 即飞边 ， ， 使用型钢之前必须把耳子去除掉。 耳子 图 1 门铰链型钢截面示意 图 单位 自2 0 0 6生产此系列型钢产 品以来 ， 使用角 磨机来修磨掉 耳子 ， 但效率 特别低 ， 劳动 强度非 常 大 ， 打 磨 粉 尘 也 污 染 环 境 。为 此 通 过 研 究 ， 单 位 于 2 0 0 8年 底设 计制 造 了汽 车 门铰链 型钢刨 耳子 专 用机 床 来加 工型钢 耳子 。 1 机床 的总体设计方案 1 ． 1 机床 的 总体布 局 机床总图如 图 2所示 ， 用 来表示该 机床的 主要 结 构 、 配置形 式及 各部 件 安装 位 置 、 运 动关 系 的 总体 布局 图。有 动 力 传 动 机 构 、 送 料 机 构 、 压 辊 调 整 机 构 、 型 钢条料 输送 及刨刀 机构 和附 属部分 组成 。 1 ． 2设 备工作 原理 本设备依据刨床工作原理进行设计。但特点是刨 刀不作往复运动而工件进行运动， 工件 的移动轨迹被 限制在上下两排压辊的与工件截面相符的凸凹槽内， 上排压辊切 出凹槽 ， 下排压辊切 出凸槽 ， 根 据产 品截 面 不同， 需制作不同槽型的压辊， 上下压辊合到一起正好 是型钢的截面， 型钢就被压在这两个压辊中间。 采 用 压辊 转动拖 动 型钢条 料按 照固定 的轨 迹 前 收稿 日期 2 0 1 1 0 51 9； 修回 日期 2 0 1 1 0 61 7 作者简介 郭好强 1 9 7 3 一 ， 男， 河南滑县人 ， 河南省宏源车轮 有限公 司技术 中心主任 ， 工程师 ， 主要从事 机械及 电气 自动化研 究等 ， E ma i l g h ql 1 1 3 1 6 3． c o rn。 2 0 1 1年 l 2月 郭好强， 等汽车门铰链型钢刨耳子专用机床研究 l 0 3 进 ， 为工 件 提供 了前 进 的 驱动 力 ， 采 用 摆 动 式刨 刀 结 构 ， 为工件的加工提供了加工工具 。 a 机 床主视 图 方向 b 机 床俯视 图 I E 广 一 』 m J n l 广 、 ’ l f 正 ] l l l 、 n ＼ 、 6 f f ； 1 ．r 一 ＼ I 一 ， 一 一 J 】 n● - U J． r L 1 ． r 一● 1 - L _ 口 ． ◎Ij EI ◎lj ；l ◎I ◎8 ◎8 l l y 1 f 1 } y u_ 』 』 i l i 』 i 一 8 ‘ l三 l El 1三 8 l| 。一 ‘ - _ 一 n lr ● 里 气 劈 L 摧 一 - 三 三 } 三 } E ll[ 旧 L 亡 _J L F J匿 E E c 机床侧视图 1 ． 底座 2 ． 墙板 3 ． 1 5 ． 1 6 ． 压辊 4 ． 中间轴 5 ． 有动 力袖 6 ． 电机 7 ． 减 速机 8 ． 联轴器 9 ． 蜗轮蜗杆减速箱 1 0 ． 丝杆 1 1 ． 第 一刨刀 l 2 ． 第 二 刨刀 l 3 ． 光 电检测开关 1 4 ． 进料托 架 1 7 ． 手轮 图 2机床图 在设备 的底座 1的上部 ， 设有两块墙板 2 ， 墙板 2 上贯 穿有 上下 两 排 正 对 的 5根 轴 ， 轴 上 固定 有 压 辊 3 、 1 5 、 1 6 ， 下排 5根 轴都 有动 力 ， 通 过 4根 中间轴 4上 的齿轮传动， 使下排 5根轴等速同方向转动。上排 5 根轴的其中最右端 喂料处 一根有动力轴 5上的压 辊 1 5和下排 的压辊 1 6转 向相反 ， 从而把型钢条料喂 进压辊 ， 上排其余 4根轴无 动力 ， 由下排压辊通过 工 件移动带动压辊 自由转动 。通过上下两排压辊 的旋 转拖动条料前进 ， 这样型钢条料就具有一定 的拖动 力直 线前 进 了。 2 机床的机械结构 2 ． 1动 力传动 机构 如 图 2所示 ， 采用 1 8 ． 5 k W 的六 级 电机 6作 为动 力源 ， 通过 4根 c型三角带带动 Z S Y 2 5 0型齿轮减速 机 7减速后 ， 然后齿轮减速机7的低速轴通过刚性联 轴器 8将动力输 出到设备的动力输入轴上。 2 ． 2型钢 条料 输送及 刨 刀机构 图 3所 示 为 型 钢 条 料 输 送 及 刨 刀机 构 示 意 图。 如前所述 ， 设有上下两排 正对的 5根传动轴 ， 其上 固 定压 辊 ， 上 下 正 对 的压 辊 凸 凹槽 合 到 一 起 正 好 是 型 钢 的截面 ， 型钢 条料 1 就 被 压 在这 两 排压 辊 中间 ， 通 过上 下两排 压 辊 的 反 向 旋 转拖 动 型 钢 条料 ， 型 钢 条 料就 具有 拖动 力并 直线前 进 。 1 ． 型 钢 条 料 2 ． 油 缸 3． 活 塞杆 4． 摆 动板 5． 转 轴 6 ． 刨 刀 图 3型钢条料输送 、 刨 刀机构 示意 图 本设备共设置两套刨刀机构， 自喂料方 向查起 ， 第 一套 刨刀 机 构 位 于第 二 排 、 第 三 排 正 对 的 压 辊 之 间 图 2 a的 1 1 ， 第 二套 刨 刀 机 构 位 于第 三 排 、 第 四 排 正对 的压 辊之 间 图 2 a的 1 2 。第 一把 刨 刀 吃 刀 量大 ， 进行粗加工 ； 第二把刨刀吃刀量较小 ， 进行精 加工。两套机构均固定在墙板上。 刨刀动作过程 液压油缸 2的活塞杆 3顶 出， 活 塞杆 3顶住摆动板 4， 摆动板 4绕转轴 5摆动 ， 从 而 带动 固定在摆动板 4上 的刨刀 6恰好加工到型钢条 料 1的耳子， 刨刀 6的伸出位置由调整螺钉 7来控制 1 0 4 组合机 床 与 自动 化加 工技术 第 l 2期 摆 动板 4的摆动 角度 ， 从 而调整刨 刀 6的顶 出位 置 到 恰好 加 工掉耳 子 。当油缸 2缩 回后 ， 摆 动板 4及 刨刀 6依 靠 自身 重 力 缩 回。设 有 专 用 的液 压 站 为 油 缸 2 提供动力。 2 ． 3 压 辊压 紧调 整机构 由图 2 a 所 示 ， 通 过转 动 蜗 轮蜗 杆 减 速 箱 9的手 轮 1 7 ， 带动 连 接 于 轴 两 端 的垂 直 连 接 的丝 杆 1 0转 动 ， 带动 上排 5根 传动 轴 进行 水 平上 下 移 动 ， 进 而调 整 上下 两排 压 辊 的 中心 距 ， 所 以调 整 了两 排 压 辊 对 型钢 的压紧 力 ， 型钢 条 料 在 两 排 压 辊 间 的摩 擦 力 被 改 变 ， 因此 调 整 了型 钢 被 刨 削 的加 工 力 。 因此 为 刨 刀 进行 刨削耳 子 提供 了动力基 础 。 2 ． 4附属部 分 附 属系统 见 图 2 包括 设备 支撑墙 板 2 、 底 座 1 、 电机三 角带 张紧 机构 、 润滑 系统等 。 3设 备性 能指标 型 钢条 料 的运 动 速 率 就是 加 工 速 率 ， 压 辊 的 线 速度为 1 5 m ／ m i n ， 每条型钢条料长 6 m， 上下料辅助时 间 3 0秒 ， 加 工 一 根 需 一 分 钟 。正 常 生 产 ， 一 个 小 时 加 工 5 0根 ， 一 个班 8小 时 加 工 4 0 0根 。与 原来 人 工手工打磨相比， 一人一班最多打磨 1 5根。 4 结束语 本设备是结合型钢条料的特点进行的设计 。首 先对被加工零件进行 了工艺性分析 ， 确定 了机床 的 配置形式 ， 对机床的机械结构进行了详细的分析。 对于这种型钢长条料 ， 若使用普通龙门刨床 ， 对 工件直线度要求高 ， 还 必须制做 复杂 的装夹夹具来 装夹。但本设备 由于刨刀不作往复长距离运动 ， 并 采 用压 辊输 送 ， 降低 了对 工件 直 线 度 的要 求 ， 通 过调 整上 下两排 压 辊 的 间 隙来 改 变 刨 削 力 ， 总 之 本设 备 与普通龙门刨床相比， 大大简化 了设备结构 ， 减小 了 设 备 体积 ， 为 条 料 工 件加 工 提 供 了 一种 崭新 的 加工 方 法 。本设 备 的使 用 结果 是 不但 降低 了工 人 劳 动强 度， 节约了加工成本 ， 而且提高 了效率 、 增加了产品 产量 、 创造 了效益 ， 同时也保 护 了环 境 。 [ 参考文献 ] [ 1 ]吴 宗泽 ．机械设计师手册 上 、 下册 [ M] ．北京 机械工 业出版社 ， 2 0 0 2 ． [ 2 ]许寥 ， 王淑英 ．电气控 制与 P L C应用 ， 第 4版 [ M] ．北 京 机械工业出版社 ， 2 0 0 9 ． [ 3 ]齐 占庆．机 床电气 控制技 术 [ M] ．北 京 机械 工业 出版 社 ， 1 9 9 4． [ 4 ]戴曙．金属切削机床设计 ， 第 2版 [ M] ．北京 机械工业 出版社 ， 1 9 8 5 ． 编辑赵蓉 上接 第 l 0 1页 的研究结果。在 L G 5 1 S H立式 内拉床拉削工件状态 下 ， 测试拉床上重要部件测点的响应数据 ， 利用 P o l y M A X方法 ， 提取 固有频率 、 阻尼 比等工作模态参数 。 根据工 作模 态测 试计算 的分 析结果 ， 得 出 以下结论 1 利用 P o l y MA X方 法 获 得 拉 床 工作 模 态稳 态 图清 晰易 于辨识 ， 密集模 态识 别得 好 。 2 L G 5 1 S H拉床工作时存在 6 H z为基频的拉削 力 ， 按 照 工作 模 态 分 析结 果 ， 拉床 整 机 模 态 中有 3 8 H z 、 1 9 2 H z的固有频率 ， 接近 6 H z的整数倍 ， 易激 起共振。因此， 应合理安排或确定拉削速度 ， 以避免 出现激励固有频率的拉削力基频。 [ 参考文献] [ 1 ]A x i n t e ， D ． A． ， A n e x p e r i m e n t a l a n a l y s i s o f d a m p e d c o u p l e d v i b r a t i o n s i n b r o a c h i n g ．J o u r n a l o f Ma c h i n e T o o l s Ma n u f a c t u r e，2 0 0 7， 47 21 8221 8 8． [ 2 ]D r a g o s ， A ． A． ， A p p r o a c h i n t o t h e u s e o f p r o b a b i l i s t i e n e u r a l n e t wo r ks f o r a u t o ma t e d c l a s s i f i c a t i o n o f t o o l ma l f un c t i o n s i n b r o a c h i n g ．I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o f Ma c h i n e T o o l s＆ Ma n u f a e t ur e，2 0 06， 46 1 4 451 44 8． [ 3 ]D r a g o s ， A ． A ．a n d N ．G i n d y ，T o o l c o n d i t i o n m o n i t o r i n g i n b r o a c h i ng ．W e a r ，2 00 3， 2 5 4 3 7038 2． [ 4 ]杨洪 滨 ， 樊志涛．L 6 1 2 0拉床啸叫噪声的产生原因与处理 [ J ] ．制造技术与机床 ， 2 0 0 5 1 8 1 8 2 ． [ 5 ]朱秀杰 ， 许小村 ．拉削振 动的数学 分析和 实验研究 [ J ] ． 哈尔滨科学技术 大学学报 ， 1 9 9 5 ， 1 9 4 1 5 ． [ 6 ]姜雪梅．高速 拉削工 艺的研 究与应 用 [ J ] ．制造技 术与 机床 ， 2 0 0 3 3 4 2 4 6 ． [ 7 ]杨晓红 ， 王先锦 ．拉床 液压系统存 在 问题 及其 改进 [ J ] ． 机床与液压 ， 1 9 9 9 1 7 0 7 1 ． [ 8 ]赵树忠．立式 拉床滑 枕运动 背压 系统分析 [ J ] ．机械制 造 ， 1 9 9 4 1 2 91 1 ． [ 9 ]P i e r r o E， Mu c c h i E ，S o r i a L ，V e c c h i o A．O n t h e v i b r o a c o u s t i c a l o p e r a t i o n a l mo d a l a n a l y s i s o f a h e l i c o p t e r c a bi n． Me c h a n i c a l S y s t e ms a n d S i g n a l P r o c e s s i n g，2 0 0 9， 2 3 4 1 2 051 21 7． [ 1 0 ]徐 晓霞 ， 任伟新 ， 韩建 刚．基 于响应 协方 差小波 变换 和 S V D的结构 工 作模 态 参 数识 别 [ J ] ．振 动 工程 学 报 ， 2 0 1 0 ， 2 3 2 1 9 41 9 9 ． [ 1 1 ]金新灿 ， 孙守光 ， 邢鸿麟 ， 等．环境随机激 励下高速客 车 的工作模态分析 [ J ] ．铁道学报 ， 2 0 0 3 ， 2 5 5 2 4 2 8 ． [ 1 2 ]刘馥 清．T h e L MS T h e o r y a n d B a c k g r o u d B o o k ．L e u v e n ． 2 00 0Be l g i umLMS I n t e r n a t i o n a 1 ． [ 1 3 ]刘馥 清 ， 安宏伟．多参考最 小二乘复频域 P o l y MA X 法 在汽车轮胎及 车身模 态参数识 别 中的应 用．i n 2 0 0 6年 L M S首届用户年会．2 0 0 6 ．苏州． [ 1 4 ]李青霞 ， 任 焱唏 ， 安宏伟 ．P o l y Ma x方法在桥梁工作模 态 分析中的应用[ J ] ．新技术新工艺 ， 2 0 0 8 7 2 1 2 3 ． 编辑 赵蓉