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赵伟哲王京伟纽科伦（新乡）起重机有限公司长垣摘要：文中研制了专用于单梁起重机端梁U形槽的成型设备，该设备操作简单，自动化程度高，满足了U形槽的批量化生产。通过卷扬式牵引小车实现了零件的自动上下料，将零件存料、输送、压弯、码垛四个工位紧密衔接，形成流水作业。具有自动复位功能的可移动成型下模使零件自动对中，保证成型的一致性，便于实现端梁的互换性生产。该设备的研制及投入使用大幅度提高了U形槽端梁的生产效率，降低了劳动强度，具有较高的推广价值。关键词：单梁起重机；U形槽；成型；自动上下料；复位；批量化中图分类号：TH+.3文献标识码：B文章编号：-（）23--引言随着经济的高速发展，单梁起重机作为一种轻小型的起重机械，配和电动葫芦越来越广泛的应用于工厂、仓库、料仓等不同场合吊装货物，大幅度提升了生产效率和降低了劳动强度，因此单梁起重机的需求量日益增大。端梁是单梁起重机重要的组成部分，端梁的设计多采用U形槽结构，由U形槽、下盖板、筋板组成箱型梁。目前，U形槽的生产方式主要采用压力机冷压成型，各生产厂家压力机形式不一，多为单件生产模式，自动化程度低，生产不连续，效率较低，且U形槽质量一致性难以保证，产能无法满足国内外市场日益增长的需求。为此，研发单梁起重机端梁U形槽成型的专用设备很有必要。文中针对U形槽生产现状，以提升自动化程度、保证产品质量为出发点，研制了U形槽专用成型设备。1设备整体方案概述1.1U形槽截面为满足强度的需要，不同跨度、吨位的起重机，U形槽的高度H、宽度B有所不同。U型槽两侧高度的高低差也是影响端梁互换性的重要因素，如图1所示。图1U形槽截面1.2方案概述U形槽成型设备主要由主体钢架、压弯动力系统、成型上下模、自动上下料牵引小车等分组成。如图2所示。1.后码垛架2.成型下模3.主体钢架4.升降导柱5.前输送架6.存料架7.自动上下料牵引小车8.压弯动力系统9.成型上模图2U形槽成型设备总体结构图该设备以主体钢架为载体，连接前输送架和后码垛架，存料架又和前输送架连接，依次设置存料、输送、压弯、码垛等4个工位。压弯动力系统安装在主体钢架上，成型上模和动力系统的液压缸铰接，上模和主体钢架之间设置两根升降导柱，下模在动力系统的作用下，以导柱为导向，向下运动，配合成型下模完成U形槽的精准压弯成型。存料架用于U形槽压弯前的存料，一次可存放数十个，满足批量连续生产的需要。从存料到码垛整个过程中零件的移位依靠牵引小车自动操作，形成了存料-输送-压弯-码垛的自动化流水生产，生产效率高。具体工作过程：启动牵引小车运行至存料架，牵引小车带动工件运行至成型上下模之间，两侧下模向内移动，自动对中零件压弯动力系统启动，上模下移进行压弯成型。成型后上模上移至原位，两侧下模向外移动至原位，脱离工件，牵引小车带动下一工件至上下模之间，同时将成型后的上一U形槽推至后码垛架进行码垛。重复上述动作，即可完成U形槽的连续自动化生产。2关键问题研究与分析2.1满足压弯力的需求U形槽成型上、下模压弯吻合过程是一个自由弯曲的过程，所需自由弯曲力式中：U形板厚t=6mm，长度L=mm，圆角半径r=12mm，U形槽材料多为QB，其抗拉强度σb=～MPa，取安全系数K=1.3，所需最大自由弯曲力F=kN。该设备压弯动力系统以液压为动力，液压缸为元件，选择液压缸直径为mm，在公称压力为16MPa时，推力为kN，该设备设置4个液压缸，同步动作推力可达MPa，满足压弯力的需求。2.2基于SolidWorks的仿真分析主体钢架是整个成型设备的载体，起到连接其余各部件的作用，故在设计中满足钢架强度和刚度要求至关重要。主体钢架为桥式结构，主要分为立柱、上横梁两部分。利用SolidWorks中的Simulation模块可以精确模拟钢架的受力情况。以立柱截面、上横梁宽度和高度为参数变量，反复计算，在满足使用要求的前提下，达到结构最优、消耗钢材最少的目的。优化后钢架最大应力为MPa，小于材料的许用应力MPa，最大变形为1.75mm，小于跨度mm（两侧立柱的中心距）的1/，从而满足刚度和强度的要求。如图3所示。图3主体钢架受力计算结果2.3具有自动复位功能的可移动下模设计常见的压弯模具均为固定式结构，若该设备采用固定下模，仅可以适应同一宽度U形槽的制作，在成型后，零件和下模在摩擦力的作用下有些许的胶合，再加上U形槽本身的回弹作用，使U形槽和压辊之间产生一定的挤压力，卸料困难。因此，设计一套具有自动复位功能的可移动下模。如图4、图5所示。该下模主要由液压缸、导向板、导向辊、导向辊安装座、复位装置、压辊、顶杆装置各部分组成。导向板外形为阶梯斜坡形，左侧安装液压缸，垂直侧与顶杆装置接触，顶杆装置中顶杆以滑键为导向，在滑座中可进行移动。复位装置由拉伸弹簧、弹簧安装座、螺母座、调整螺杆各零部件组成，螺母座固定不动，安装座利用螺栓安装在压辊上。1.液压缸2.导向板3.导向辊安装座4.复位装置5.顶杆装置6.导向辊7.U形槽展开状态8.压辊装配图4可移动下模结构示意图1.螺母座2.调整螺杆3.拉伸弹簧4.弹簧安装座图5复位装置示意图当液压缸活塞杆收回时，拉动导向板向左移动，导向板上的阶梯将向左方向的运动转化为沿顶杆方向的运动，顶杆推动压辊向内移动，同时压辊拉动复位装置使弹簧处于拉伸状态，产生一定的拉力。两侧液压缸的同步动作使两侧压辊同时向内移动，安装在压辊上的导向辊使零件自动居中，满足压弯要求。当压槽机上模向下运动完成压弯后，液压缸活塞杆做伸出动作，压辊在拉伸弹簧拉力的作用下回到原位，实现自动复位功能，便于U形槽成型后的卸料操作。复位装置上设置调整螺杆，旋转螺杆可调整拉伸弹簧的初始拉力，便于调整下模复位所需要的拉力大小。2.4自动上下料牵引小车的设计牵引小车由运行跑车装置、运行驱动装置、连接架、升降驱动装置、导向装置和电磁吸盘各部分组成。安装在主体钢架上，以钢架上的工字钢为运行轨道做往复运动。实现U形槽从存料、输送、成型到码垛整个过程的自动化。如图6所示。1.运行跑车装置2.运行驱动装置3.连接架4.升降驱动装置5.导向装置6.电磁吸盘图6牵引小车结构示意图运行驱动装置上设置一套运行电机和两个卷筒，卷筒上缠绕钢丝绳，钢丝绳出绳端分别固定在主体钢架的两侧。电机齿轮输出轴啮合卷筒上的齿轮，使两个卷筒同向旋转运动，达到钢丝绳一松一紧的目的。升降驱动装置设置一套升降电机和一个卷筒，电机输出轴带动卷筒旋转，从而带动电磁吸盘沿着导向装置上下移动。当牵引小车处于存料区时，电磁吸盘下降，接触工件后吸盘通电，吸附工件，自动上料。驱动装置顺时针旋转，右侧卷筒钢丝绳松开，左侧卷筒收紧，在左侧钢丝绳的反作用力下，牵引小车向左运动至上下模中间，电磁吸盘断电，自动落料，同时连接架上的推板将上一成型后的U形槽送至码垛工位。然后驱动装置逆时针旋转，右侧卷筒钢丝绳收紧，左侧卷筒松开，牵引小车移动至存料处，等待下一循环动作。整个过程采用PLC控制，牵引小车自动进行上下料，不需人工干预，生产效率高，实现批量化生产。3结束语该U形槽成型设备将零件的上料、压弯成型、下料形成了流水作业，自动化程度高，适用品种多，实现了适合单梁起重机端梁U形槽的批量化生产，大幅度提高了产品的生产效率，降低了劳动强度，生产的U形槽成型一致，为整个单梁产品的互换奠定了基础，值得大力推广。参考文献[1]机械设计手册编写组.机械设计手册[M].北京：化学工业出版社，.[2]中国模具设计大典编写组.中国模具设计设计大典.第3卷[M].南昌：江西科学技术出版社，.[3]刘常.基于ANSYS的工程机械钢结构优化设计分析[J].中国机械,(9):.

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