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        一种小规格波纹管间隙式剖开工装的设计

        来源于: www.aliciakaufmann.com 发布于: 2021-07-26 点击量: 1805
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        摘?要:本文所阐述的一种小规格波纹管间隙式剖开工装,涉及到的AD21.2及以下小规格波纹管带间隙剖开。现有的小规格剖开式波纹管,仅仅是将波纹管剖开,波纹管剖开处不带有间隙,剖开处合拢后,在实际使用时很难安装。因此,设计一种能将小规格波纹管剖开,并且带有一定的间隙的剖开工装是非常有必要的。本文详细介绍了小规格波纹管间歇式剖开工装的设计,并对其优势进行了阐述。该设计获得了国家知识产权局授权的实用新型专利证书。


        关键词:破口刀;单刃刀片;固定分离块;废料引导托;前窄后宽


        0、引言

        波纹管是一种外形为规则波浪的管材,常见的波纹管一般应用于汽车线束、电子、机械等领域,是一种用途非常广泛的线束护套产品。软管按照使用方式可分为普通软管和剖开式软管。剖开式软管安装时,有将线缆从波纹管的轴向剖口内放入再使用胶带封住剖口即可,这样就便捷许多。大规格软管内径尺寸相对而言较大,剖开软管时,使剖开的软管带有间隙较易实现,而小规格软管(AD21.2及以下)内径较小,软管剖开时带有间隙很难实现。

        目前我公司现有的小规格剖开式软管,仅仅是将软管剖开,软管剖开处不带有间隙,剖开处合拢后,在实际使用时仍然很难安装。现在新能源汽车、轨道交通等各行业需要剖开式软管的场合越来越多,对剖开式软管要求也越来越高,开发能将小规格软管剖开,并且带有一定的间隙,且需要实现剖开后的两个截面光滑,无翻边等技术要求势在必行。


        1、设计需求分析

        目前使用的大规格波纹管(AD23.5及以上)内径尺寸相对而言较大,剖开时,使剖开的波纹管带有间隙较易实现,工装安装刀片两端固定部分的紧固件可整体通过软管内部。而小规格波纹管内径较小(涉及AD21.2及以下),AD21.2软管内径仅为φ17,波纹管剖开时,紧固件很难整体通过小规格软管内部,带有间隙很难实现。目前我司现有的小规格剖开式波纹管,仅仅是将带双刃的刀片一端固定后,将波纹管划开,波纹管剖开处不带有间隙,剖开处易合拢,甚至出现交叠状态,在实际使用波纹管的场合,很难安装。现在新能源汽车、轨道交通等各行业需要剖开式波纹管的场合越来越多,对剖开式波纹管要求也越来越高。

        对于新开发的一种小规格波纹管间隙式剖开工装,能解决AD21.2及以下软管带间隙的剖开问题,具体包含以下几点:

        1)刀片的选择。需满足软管剖开后两侧截面光滑平整,同时刀片需要满足小巧性;

        2)结构设计上,需减弱软管与刀片接触时受到的冲击力影响;

        3)刀片的连接方式。受软管内径尺寸限制,刀片的固定方式不能采用两端固定的方式;

        4)剖开软管后,软管废料与成品的分离处理;

        5)工装上各部件的微调可操作性;

        6)工装整体结构小巧;

        7)工装材料的选择,需满足不易腐蚀、寿命及环保要求。


        2、间隙式剖开工装设计

        以一种小规格波纹管间隙式剖开工装为例,其设计如图1。主要由6部分组成,分别是:1、导向轴;2、破口刀;3、固定分离块;4、支架;5、废料引导托;6、废料出口。下文中将逐条阐述其各项设计理念。


        1-导向轴;2-破口刀;3-固定分离块;4-支架;5-废料引导托;6-废料出口

        图1一种小规格波纹管间隙式剖开工装


        2.1 刀片的选择

        此工装中选择材质为高速钢的成品刀片,此刀片为单刃口刀片,尺寸为94×19×0.9毫米,将成品刀片按尺寸要求加工到位,如图2,可安装到工装上。小规格波纹管间隙式剖开工装,使用两片单刃口定制刀片,无刃口面两两相对,有刃口面两两相背,带刃口面圆弧过度,确保与软管接触时,截面光滑。剖开后多余废料管为两片刀片间的部分软管,接触的是无刃口的刀片,废料管子可能存在翻边等现象,而成品管子接触的是有刃口的那一面,保障了成品管不翻边、毛边。


        图2单刃口刀片


        2.2 改善软管与刀片接触时的冲击力影响

        软管挤出成型后,根据不同材料依次进行水处理等工艺后,进入剖开步骤。为了保证产品开口整齐、所以要求必须是在产品热温下进行剖口。规定剖开工装与挤出设备之间的距离需保证在1-1.5米之间。如果不是在线开口、而是从仓库内取出已生产完,未剖开的产品,则开口前必须进行80-90度开水煮3-5分钟;并且剖开工序需在泡水后10-20分钟内完成。开口前对开口的刀片进行检查、看是否有损坏、缺口、不够锋利等,如有,则开口前必须进行更换刀片后再进行剖开作业。软管进入剖开工装,依靠的动力是是双皮带轮带动软管前进,前进速度为50厘米/秒,经验证,此速度下软管所受冲击力最小。设定后固定速度带动软管套入工装的导向轴上,在软管靠近破口刀时,会产生巨大推力。同时,双刀的间隙为3毫米会造成软管刚接触刀片时卡住的情况。设计时,将导向轴上设置前窄后宽的两条槽,即两条裁切槽,裁切槽前后尺寸相差0.2毫米,如图3。将两把破口刀靠在槽上,使双刀的放置形成前窄后宽的形式,使得软管与双刀接触时受较小的冲击力,后随着两槽间隙的逐渐增大而逐渐增大,有效分散冲击力,不易产生卡住的情况。


        图3裁切槽示意图


        2.3 刀片连接方式的选择

        大规格波纹管间隙式剖开工装采用的是两端固定的方式,在支架与裁切槽上分别螺栓连接。对于小规格波纹管,此种连接方式,存在明显的问题,即裁切槽上设置的螺栓需要通过波纹管内孔,螺栓的大小需要保证能整体通过波纹管。AD21.2及以下波纹管内孔较小,螺栓横向不能无接触通过,因此,大规格波纹管刀片的连接方式不适用于小规格波纹管。在设计小规格波纹管间隙式剖开工装时,考虑到软管内径较小,刀片固定时,支架上可用螺栓固定,而刀片下端直接接触软管,无位置固定刀片,故设计成刀片紧靠裁切槽,同时,为了保证刀片固定的可靠性,与支架连接时,采用双螺栓连接,且保证两螺栓之间有一定间距,使双刀固定可靠,可抵抗软管冲击力。另外,为了方便刀片位置的调节,破口刀设有固定圆孔,固定圆孔为两组,而支架上的固定破口刀的固定孔为长腰形孔,见图4。


        图4刀片连接方式示意图


        2.4 软管成品与废料的分离处理

        软管通过破口刀后,产生两部分产品,一是软管成品,可进入下一道卷管包装工序,剩余的为软管废料。此两部分为同一段波纹软管上的两部分,破口刀仅仅是将两者剖开,有效的将两者分离可减少混料和缠料风险。

        小规格波纹管间隙式剖开工装设计一个固定分离块。软管剖开后,废料软管(3毫米间隙废料)沿废料引导托上行,经固定分离器后,穿过支架后部孔直接回收。而成品管切割后,不经过固定分离块,直接通过支架上靠下的另一口,直接进入后续卷管包装工位。废料管与成品管相互不接触,减少混料,缠料风险。

        分离块与废料引导托两两焊接,废料引导托前端设计为宽度5毫米,后段延长区宽度为10毫米,上行角度设置为9°左右,此角度经验证不易出现卡料现象,较为合适,见图5。引导托整体为T字型,方便分离块与引导托的焊接。


        图5废料引导托


        固定分离块通过螺栓固定在支架上,固定分离块设有竖直的长腰形孔,支架上与固定分离块连接的孔为横向的长腰形孔,方便位置调节。


        2.5 工装整体可微调性

        小规格波纹管间隙式剖开工装,整体设计上共有3处设计了可微调性。一是刀片的连接上。破口刀上设有固定孔,支架上的孔设为长腰形孔,便于调节破口刀的位置。二是固定分离块与直接的连接处。此处前文已详细说明,暂不展开。三是整体支架与皮带轮设备的连接。支架的前后支撑板均带有两个竖向长腰形孔,方便调节整个工装与皮带轮设备的位置关系。


        2.6 运用小巧的结构

        小规格波纹管间隙式剖开工装整体与皮带轮设备连接,置于皮带轮设备的上方。因皮带轮设备较小,在设计时以皮带轮设备为参考依据,工装整体长宽高分别为440×80×210毫米,真正意义上达到小巧的概念。


        2.7采用环保的材料

        随着近年来环保课题的不断深入,金属部分材料的选择也需要满足一定的标准要求。目前小规格波纹管间隙式剖开工装全部采用不锈钢304进行加工,此材料即抗腐蚀,防锈,使用寿命长,且材料绿色环保,全部通过国际环保认证。通过各行业限用物质检测要求,包括《电气、电子设备中限制使用某些有害物质指令》等。


        3、小规格波纹管间隙式剖开工装优势

        该产品自2018年年中开始使用,所生产的小规格剖开式波纹管推向市场以来,使用情况良好,特别是国外客户,对产品性能非常满意。

        新研发设计的小规格波纹管间隙式工装优势总结如下:

        (1)选用单刃刀片剖开软管,确保切割后的成品软管切口光滑平整,不易产生翻边、毛边等现象。

        (2)合理设计工装的结构,确保切割软管时,各环节的流通性能。合理设置两单刃刀片的位置,减小工装使用时,软管与刀片接触时的接触面积,避免出现卡顿现象,影响后续产品生产的稳定性和延续性。

        (3)成品与废品有效的分离开来。废料引导托与固定分离块有效结合,快速分离成品与废品,避免两者混料,减少缠料风险。

        (4)工装各部分均采用长腰孔,生产现场使用时,便于微调操作。

        (5)小规格波纹管间隙式剖开工装采用全部绿色环保材料制作,材料全部通过国际环保认证。整体工装全部使用不锈钢304材料,抗氧化,防锈,使用寿命长。


        4、结束语

        小规格波纹管间隙式剖开工装自2018年投入生产使用,小规格剖开式软管经调整后重新推向市场以来,反馈良好,这充分证明此工装设计取得了成功。当今社会,各行各业都讲究节能减排,提高效率。作为传统机械行业,更应该发挥主观创造性,从产品初期的设计开始,大力促进设备优化创新,在满足生产要求的前提下,大大节省人力物力财力!



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