发动机气门电镦热锻成型柔性制造线制造技术

本发明专利技术公开了一种发动机气门电镦热锻成型柔性制造线，包括多个发动机气门电镦热锻成型制造单元与多条传送带；发动机气门电镦热锻成型制造单元包括三台电镦机、机器人、锻压机、机械手和控制柜；三台电镦机以扇形布局分布在机器人一侧，机械手位于机器人的另一侧，与电镦机相对设置；锻压机位于机器人与机械手之间；多条传送带安装在锻压机和机械手之间，传送带的一端与热处理装置相连，每条传送带与至少一个发动机气门电镦热锻成型制造单元相连。本发明专利技术提供的发动机气门电镦热锻成型柔性制造线通过机器人、机械手与传送带实现了发动机气门电镦热锻成型生产自动化，具有实现简单、模块化、维护容易的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种采用机器人的自动化生产线，具体是一种发动机气门电镦热锻成型柔性制造线。
技术介绍
发动机气门是汽车发动机关键零部件之一，对发动机性能和寿命有重要的影响。随着现代汽车技术的发展，发动机气门的设计和制造技术面临更高、更严格的要求，同时新型汽车发动机大多采用多发动机气门配件机构，发动机气门市场需求量非常巨大。 热锻是在金属再结晶温度以上进行的锻压。提高坯料的温度能改善金属的塑性，有利于提高工件的内在质量，使之不易开裂。高温下还能减小金属的变形抗力，降低所需锻压机的吨位。热锻模在金属塑性成形过程中起着十分重要作用。 电镦是一种局部镦粗工艺，它利用工件自身的电阻热使工件部分金属进入塑性状 态，同时再施加一定镦粗力，工件局部被镦粗，随着变形的发展，材料在头部聚集，形成"蒜 头"。 发动机的气门从棒料到成型，需经过电镦、锻压机热锻、机加等工序。当前在国内 多数发动机气门制造企业发动机气门电镦完成后气门毛坯直接滑落到落料槽，由工人采用 钳子，夹取到锻压机模腔中完成热锻工序，再由工人从锻压机模腔中取出气门，等完成热锻 成型发动机气门积累到一定数量交下到工序处理。当前的发动机气门电镦热锻成型生产存 在以下问题 (1)发动机气门生产工作环境恶劣。气门生产过程高温、高噪声，对周边环境与人 员影响大。 (2)锻压机热锻工序发动机气门上下料危险。工人在对锻压机上下料过程要严格 注意时序，稍不注意，容易危及工人安全。(3)电镦完成后气门夹取时间不稳定。采用人工将电镦完成的气门夹取到压力机，完全依靠工人的直觉，导致进入锻压机模腔的发动机气门毛坯温度不一致。(4)发动机气门热锻成型能源利用率低。发动机气门热锻成型后没有及时将工件转移下到热处理工序，导致热处理工序需要重新加热发动机气门，浪费能源。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供发动机气门电镦热锻成型柔性制造线，旨在采用机器人、机械手和传送带解决现有发动机气门电镦热锻成型生产中工作环境恶劣、操作危险、发动机 气门热锻上下料不一致以及能源利用低等不足。本专利技术目的通过如下技术方案实现 —种发动机气门电镦热锻成型柔性制造线，包括多个发动机气门电镦热锻成型制 造单元与多条传送带；发动机气门电镦热锻成型制造单元包括三台电镦机、机器人、锻压 机、机械手和控制柜；三台电镦机以扇形布局分布在机器人一侧，机械手位于机器人的另一侧，与电镦机相对设置；锻压机位于机器人与机械手之间；电镦机与机器人；控制柜布置于 电镦机与锻压机之间，位于机器人的一侧；多条传送带安装在锻压机和机械手之间，传送 带的一端与热处理装置相连，每条传送带与至少一个发动机气门电镦热锻成型制造单元相 连； 所述机器人包括底座、腰部、大臂、小臂、手腕和手部，所述腰部包括腰部支架、腰 部伺服电机、第一腰部减速器、第二腰部减速器小齿轮和第二腰部减速器大齿轮机构；腰部 支架包括连接盘、大臂支撑板和小臂支撑板；在连接盘上端分别安装了大臂支撑板和小臂 支撑板；第二腰部减速器大齿轮机构包括外圈紧固件，第二腰部减速器转盘轴承外圈、第 二腰部减速器转盘轴承内圈、内圈紧固件和定位环；第二腰部减速器转盘轴承外圈通过外 圈紧固件与连接盘连接，第二腰部减速器转盘轴承内圈通过内圈紧固件固结在底座上，定 位环安放于第二腰部减速器转盘轴承内圈的内部，与底座固接；第一腰部减速器与第二腰 部减速器小齿轮固结，第二腰部减速器小齿轮与第二腰部减速器转盘轴承外圈齿轮相互啮 合，腰部伺服电机与第一腰部减速器连接；大臂伺服电机与大臂减速器连接，大臂减速器安 装在大臂支撑板上，大臂减速器与大臂连接，大臂为空心圆柱钢管；小臂伺服电机与小臂减 速器连接，小臂减速器安装在小臂支撑板上，小臂减速器与小臂驱动杆连接，小臂驱动杆通 过轴承与拉杆连接，拉杆通过轴承与夹紧小臂的夹紧件连接，小臂是一根空心圆柱形钢管； 大臂与大臂U型支架连接，大臂U型支架与小臂夹紧块连接，小臂夹紧块夹紧小臂；小臂前 端通过法兰盘连接着绕小臂轴线旋转的手腕；手腕为空心圆柱形钢管，手腕的空心圆柱形 钢管内设有手腕减速器和手腕伺服电机，手腕减速器和手腕伺服电机连接，手腕减速器连 接一个做俯仰运动的手部，手部上设有手部减速器与手部伺服电机，手部减速器前端安装 可更换的手指，手指为V字形； 所述机械手包括垂直升降运动装置、水平直线运动装置和机架移动装置；所述垂 直升降运动装置包括末端执行机构、摄像头、活动板、导向杆、汽缸和固定支架；汽缸安装在 固定支架上，活动板与汽缸的活塞杆连接，用于气门夹取的末端执行机构固定在活动板上 表面，用于图像获取的摄像头安装在活动板的下表面，位于末端执行机构后端；所述末端执 行机构包括气门夹块、测温探头、支爪和指型汽缸；指型汽缸与两个支爪连接，支爪与气门 夹块连接，测温探头位于气门夹块的孔内，指型汽缸与活动板连接；所述水平直线运动装置 包括可移动连接板、滚珠丝杠、联轴器、直线导轨、电机、滑块和底板；电机通过联轴器与滚 珠丝杠连接，滚珠丝杠的螺帽与可移动连接板连接，可移动连接板与两直线导轨的滑块连 接，直线导轨与底板连接，固定支架与可移动连接板连接，所述电机为伺服电机；所述机架 移动装置包括机架、V型槽轮和V型导轨；机架与底板相连，V型槽轮用螺栓连接在机架底 部，4个V型槽轮在V型导轨上滚动连接。 所述控制柜包含工控机、PLC、机器人伺服驱动器、机械手伺服驱动器、接口电路、 气动模块和电源；其中接口电路为输出继电器隔离电路；气动模块包含气动三联件和三个 电磁气阀；气动三联件与三个电磁气阀的气源输入端连接，三个电磁气阀的控制端分别与 输出继电器隔离电路连接，电磁气阀的输出端分别与机器人的手指、机械手的汽缸和机械 手的末端执行机构连接；所述机器人伺服驱动器分别与大臂伺服电机、手腕的伺服电机、手 部的伺服电机、小臂伺服电机以及腰部伺服电机连接；所述机械手伺服驱动器与电机连接； PLC通过串口与工控机连接，PLC的输出端与输出继电器隔离电路连接；工控机的输出端与输出继电器隔离电路连接。 为进一步实现本专利技术目的，所述气门夹块为立方型，设有V型槽，V型槽角度为30° -150° ，槽面雕镂出许多微小的沟槽。 所述测温探头为热电偶传感器。 所述指型汽缸与两个支爪通过内六角螺钉连接。 所述腰部支架还包括加强筋，大臂支撑板和小臂支撑板通过加强筋固定在连接盘 上。 所述大臂伺服电机与大臂减速器通过螺钉连接。 所述大臂减速器通过法兰与大臂连接。 所述小臂减速器通过法兰与小臂驱动杆连接。 所述大臂通过焊接与大臂U型支架连接。 所述大臂、小臂驱动杆、拉杆和小臂组成一个平行四边形。 本专利技术提供的发动机气门电镦热锻成型柔性制造线具有以下优点 (1)本专利技术构建了包括电镦机、机器人、锻压机与机械手的发动机气门电镦热锻成型柔性制造线，实现了发动机气门生产过程的自动化。 (2)本专利技术构建了柔性的用于发动机气门电镦热锻成型的机器人与机械手，以可 以适应发动机气门生产与配套设备的需要。 (3)本专利技术构建的发动机气门电镦热锻成型柔性制造线结合了气门电镦、热锻与 热处理工序，提高了气门生产过程能源利用率。 (4)本专利技术构建的气门电镦热锻成型柔性制造线保证了气门热锻上下料时间稳 定，确保气门热锻质量一致。附图说明 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发动机气门电镦热锻成型柔性制造线，其特征在于：包括多个发动机气门电镦热锻成型制造单元与多条传送带；发动机气门电镦热锻成型制造单元包括三台电镦机、机器人、锻压机、机械手和控制柜；三台电镦机以扇形布局分布在机器人一侧，机械手位于机器人的另一侧，与电镦机相对设置；锻压机位于机器人与机械手之间；电镦机与机器人；控制柜布置于电镦机与锻压机之间，位于机器人的一侧；多条传送带安装在锻压机和机械手之间，传送带的一端与热处理装置相连，每条传送带与至少一个发动机气门电镦热锻成型制造单元相连；线导轨与底板连接，固定支架与可移动连接板连接，所述电机为伺服电机；所述机架移动装置包括机架、Ｖ型槽轮和Ｖ型导轨；机架与底板相连，Ｖ型槽轮用螺栓连接在机架底部，４个Ｖ型槽轮在Ｖ型导轨上滚动连接。所述控制柜包含工控机、ＰＬＣ、机器人伺服驱动器、机械手伺服驱动器、接口电路、气动模块和电源；其中接口电路为输出继电器隔离电路；气动模块包含气动三联件和三个电磁气阀；气动三联件与三个电磁气阀的气源输入端连接，三个电磁气阀的控制端分别与输出继电器隔离电路连接，电磁气阀的输出端分别与机器人的手指、机械手的汽缸和机械手的末端执行机构连接；所述机器人伺服驱动器分别与大臂伺服电机、手腕的伺服电机、手部的伺服电机，小臂伺服电机以及腰部伺服电机连接；所述机械手伺服驱动器与电机连接；ＰＬＣ通过串口与工控机连接，ＰＬＣ的输出端与输出继电器隔离电路连接；工控机的输出端与输出继电器隔离电路连接。所述机器人包括底座、腰部、大臂、小臂、手腕和手部，所述腰部包括腰部支架、腰部伺服电机、第一腰部减速器、第二腰部减速器小齿轮和第二腰部减速器大齿轮机构；腰部支架包括连接盘、大臂支撑板和小臂支撑板；在连接盘上端分别安装了大臂支撑板和小臂支撑板；第二腰部减速器大齿轮机构包括外圈紧固件，第二腰部减速器转盘轴承外圈、第二腰部减速器转盘轴承内圈、内圈紧固件和定位环；第二腰部减速器转盘轴承外圈通过外圈紧固件与连接盘连接，第二腰部减速器转盘轴承内圈通过内圈紧固件固结在底座上，定位环安放于第二腰部减速器转盘轴承内圈的内部，与底座固接；第一腰部减速器与第二腰部减速器小齿轮固结，第二腰部减速器小齿轮与第二腰部减速器转盘轴承外圈齿轮相互啮合，腰部伺服电机与第一腰部减速器连接；大臂伺服电机与大臂减速器连接，大臂减速器安装在大臂支撑板上，大臂减速器与大臂连接，大臂为空心圆柱钢管；小臂伺服电机与小臂减速器连接，小臂...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟光，蒲洪彬，刘铨权，董海平，黄晶，
申请(专利权)人：华南理工大学，广州六维数控设备有限公司，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]