1 工藝過程

本機的功能是將一根直的玻璃管彎制成螺旋燈管或寶塔形螺旋燈管。直的玻管在火頭上邊加熱、邊旋轉,使玻管需彎曲的部位均勻地加熱,同時在燈管上接管加壓,使燈管內的空氣壓力稍高于外部的壓力,這樣玻管在加熱過程中不會彎曲下墜和內凹。玻管加熱至暗紅色,彎曲的內芯模具上移至玻管的位置,使玻管進入到模具頂部的凹槽內,然后內芯模作螺旋上升,玻管就能順著內芯模的內凹螺旋槽作相對旋轉,玻管兩端夾頭同時向里送料,送料的速度應稍大于內芯模旋轉的切線速度。等到玻管完成螺旋彎曲后,玻管兩端的夾頭稍作后退,使彎制后的玻管的螺旋形狀完全符合內芯模螺旋形狀,稍作停留,使玻管冷卻硬化,內芯模旋轉退出,螺旋玻管彎制完成。

2 彎管機的總體設計

由于玻管在加熱過程中需要邊加熱、邊旋轉、燈管內還要充氣以免玻管內凹,燈管需要彎曲的部分比較長,加熱軟化后很難快速移動,因此本彎管機的設計根據螺旋彎管的特點,采用玻管裝在夾頭上不移動,而火頭和內芯模具進行轉位。

彎管機采用8工位:4個工位為預熱火頭,一個工位為強加熱火頭,另3個分別為螺旋彎管工位、退火工位、上下玻管工位。每個工位停頓時間為7.5s,轉位時間為0.5s,因此玻管預熱時間達30s,強加熱為7.5s,已能滿足玻管加熱要求。彎管機的生產率為450只/h。

3 彎管機的主要組成

本機主要由機械結構、氣體系統、供氣系統、電子氣控制系統等組成。

3.1 夾頭的設計

彎管夾頭固定的臺板上,兩端是活動夾頭夾住玻管兩端,底部有密封墊,密封住玻管兩端管口。兩端的夾頭分別安裝在可擺動的圓柱導軌上,當內芯模上移時,玻管將中間高、兩端低,夾頭擺動一個角度(角度等于模具的螺旋角),選擇合造的擺動支點,使玻管彎曲變形后的長度尺寸不發生伸縮。兩端夾頭在模具送料機構的帶動下沿著圓柱導軌向內芯模送料,完成螺旋彎管。

在玻管加熱過程中,為使其能夠均勻加熱,兩端的夾頭應能同步自轉。低速微型電機帶動一根公共軸旋轉,由于夾頭在彎管時需擺和移動,因此公共軸和夾頭之間采用摩擦橡膠輪來帶動。玻管在加熱和彎管過程中需通低壓空氣,因此一端夾頭安裝旋轉管接頭進氣,而另一端夾頭用針閥來調節排氣的流速和玻管內的氣壓。同時在出氣口裝電磁閥,當螺旋彎管完成后,玻管在彎曲的曲率半徑較小處會產生內癟,此時關閉電磁閥,使玻管內的氣壓升高,玻管內癟處會鼓起,恢復原狀。

3.2 轉位機構的設計

轉位機構采用蝸形凸輪轉位機構。該機構轉位運動平穩、定位精度高、轉位速度快。但由于本機的定位和轉位時間之比為15:1,蝸形凸輪的轉位角僅為22.5°,本機為8工位,弦長達到191.34mm,蝸形凸輪壓力角很大,將無法轉位。

因此本機采用DLM10電磁離合器和DZM2電磁制動器組合在蝸桿的輸入軸。電磁離合器用于機械傳動系統中,借助電磁力操作使旋轉運動的驅動側部分與從動側部分相結合或分離,從而實現動力和運動傳遞的執行元件。當系統負載力矩較小,而電磁離合器的空載力矩較大時,在空轉時可能出現“跟車現象”,因而采用電磁制動。由PLC來控制蝸桿軸的轉停時間,蝸形凸輪的轉位角將不受定位和轉位時間比例的限制。蝸形凸輪的直徑為Φ300mm,轉位角取210°,轉位半徑為250 mm,弦長為191.34 mm,蝸形凸輪的壓力角就能滿足轉位要求。本機采用的蝸形凸輪轉位機構運動平穩,轉位時間可調整到很小,而定位時間可以根據玻管直徑大小和加熱所需時間的長短,由PLC任意設置。

3.3 模具及送料機構的設計

螺旋熒光燈彎管機采用螺旋內芯具,玻管加熱軟化后順著內芯模的內凹螺旋槽旋轉而作相對轉動,玻管將形成螺旋形,稍許停頓,玻管冷卻硬化,螺旋內芯模作反向旋轉退出,彎管動作完成。因此模具應具有螺旋上升和反向螺旋退出的功能,采用步進電機用齒形皮帶帶動內芯模的下反轉。

內芯模必須具有上下移動的功能,當模具轉位時,應處于玻管的下方。模具由氣缸推動上下移動,使玻管的中間部位進入到模具頂部的內凹槽內,同時使玻管中間高、兩端低,玻管兩邊下斜,下斜角為模具的螺旋角,這樣彎管旋轉時,玻管很容易進入到模具的螺旋槽內。內芯模應具有準停功能,在模具螺旋退出停止時,模具頂部內凹槽方向應與玻管的方向一

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