铸件毛坯全自动剥皮抛光方法

郭洪明

【摘  要】提出了一套全自动的剥皮方法，在一个密闭的工作腔，工作腔内设有剥皮组件、打磨组件和机械抓手，操作平台的底部设有除尘箱。工件安装于夹具组件上，通过胀套均匀胀大，达到夹紧工件的作用;操作平台上的剥皮组件利用X、Y、Z三个维度运动来达到对工件剥皮处理，防止工件在加工过程中发生位置偏移，提高工件的加工质量;再通过打磨组件进行打磨处理，中间只需机械抓手介入操作，无需工人手动操作，达到了工件剥皮、打磨的目的。工作过程中产生的金属碎屑通过除尘孔落入到除尘箱内的抽屉里，抽屉便于清理金属碎屑，利于环保。本方法实现流水线操作，工作效率高，通用性广，只需要更换胀套即可实现对不同口径的工件进行夹紧，操作安全，有利于环保。

【关键词】全自动剥皮法  剥皮   抛光

当前，在卫浴产品的制造过程中，零件的加工实施从毛坯-机加-抛光-电镀-组装等流程，而毛坯加工后的绝大多数产品仍然依赖人工进行过沙（即剥皮）、打磨和抛光，工人劳动强度大，且污染严重，产生的粉尘对工人具有极大伤害，自动化程度低、生产速度慢， 已经不能满足生产需要，另外，由于工人的熟练程度不同，导致产品一致性较差，不良率居高，随着工人数量的减少，用工成本的提高，企业迫切需要采用自动化设备代替人工作业，因此市面上一些自動剥皮、打磨设备对卫浴产品（如，龙头的本体，以下以龙头本体代替卫浴产品）进行加工，这些自动剥皮、打磨设备用机器人替代了人工，虽然大大降低了工人的劳动强度，但工人需要消耗大量的时间将龙头在剥皮机上取下后放入打磨设备内再进行打磨，降低了工作效率。

在日常工作对龙头毛坯的剥皮工艺的研究，提出了一套全自动的剥皮方法，其设备包括操作平台和隔尘罩， 隔尘罩位于操作平台的顶部，隔尘罩与操作平台构成一个密闭的工作腔，操作平台的底部设有除尘箱，工作腔内设有剥皮组件、打磨组件和机械抓手，剥皮组件和打磨组件均与隔尘罩的左右两侧壁滑动连接，机械抓手与隔尘罩的顶部滑动连接，操作平台位于隔尘罩的底部，操作平台上设有夹具组件，夹具组件位于工作腔内，操作平台上设有若干个均匀分布的除尘孔，吸尘箱内设有除尘抽屉。工作过程中产生的金属碎屑通过除尘孔落入到除尘箱内的抽屉里，抽屉便于清理金属碎屑，利于环保;隔尘罩可防止龙头本体加工时金属碎屑飞溅，保证人身安全;龙头本体安装于夹具组件上，剥皮组件先对龙头本体进行剥皮处理，然后再通过打磨组件进行打磨处理，中间只需机械抓手介入操作，无需工人手动操作，达到了龙头本体剥皮、打磨能实现流水线操作，工作效率高的目的。

剥皮组件和打磨组件均包括移动架和固定块，剥皮组件的移动架上设有刮皮刀，刮皮刀与移动架转动连接，打磨组件的移动架上设有砂带轮，砂带轮与移动架转动连接，隔尘罩内设有两条Y轴滑轨，两条Y轴滑轨相互平行且分别与隔尘罩的左右两侧壁连接，固定块固定安装于Y轴滑轨上，固定块的侧面设有电缸，电缸的输出端与移动架连接，移动架通过Y轴滑轨与隔尘罩的左右两侧壁滑动连接，夹具组件共有两个，其中一个夹具组件位于剥皮组件移动架的下方，另一个夹具组件位于打磨组件移动架的下方，机械抓手位于剥皮组件移动架和打磨组件移动架的上方。电缸便于精确控制移动架Y轴向的位置;刮皮刀对龙头本体进行表面剥皮处理，处理完后，通过机械抓手将剥皮组件移动架下方的夹具组件上的龙头本体安装到打磨组件移动架下方的夹具组件上，砂带轮对龙头本体进行打磨处理，此过程无需人工介入，方便快捷，同时提高人身安全和工作效率。

移动架包括Y轴移动块、X轴移动块和Z轴移动块，电缸的输出端与Y轴移动块连接，Y轴移动块通过Y轴滑轨与隔尘罩的左右两侧壁滑动连接， X轴移动块包括移动板和固定罩，移动板的一侧设有X轴驱动电机，移动板的另一侧设有Z轴驱动电机，X轴驱动电机的输出端贯穿移动板连接有X轴齿轮，Y轴移动块上设有X轴滑轨和与X轴齿轮相啮合的X轴齿条，X轴移动块通过X轴滑轨与Y轴移动块滑动连接，Z轴驱动电机的输出端贯穿移动板连接有Z轴齿轮，固定罩连接于移动板上设有X轴驱动电机的一侧，Z轴齿轮位于固定罩内，Z轴移动块上设有Z轴滑轨和与Z轴齿轮相啮合的Z轴齿条，Z轴移动块贯穿固定罩通过Z轴滑轨与 X轴移动块滑动连接。这样设计有利于实现移动架X轴、Y轴和Z轴三轴方向的移动控制。

Z轴移动块的一端远离操作平台，Z轴移动块的另一端靠近操作平台，Z轴移动块的两端均设有限位板，Z轴移动块上靠近操作平台一端的限位板上设有两块前后对称的安装板，刮皮刀位于与其相对应的两块安装板之间且与安装板左右转动连接，砂带轮位于与其相对应的两块安装板之间且与安装板左右转动连接，其中一块安装板上设有驱动电机一，驱动电机一的输出端贯穿相对应的安装板分别与刮皮刀和砂带轮连接。其中一个驱动电机一驱动刮皮刀左右转动，另一个驱动电机一驱动砂带轮左右转动，实现刮皮刀和砂带轮左右方向转动的自由度。

刮皮刀包括刀片和刀座，刀座的一端与安装板左右转动连接，刀座上设有驱动电机二，刀座的另一端通过驱动电机二与刀片前后转动连接。这样设计有利于实现刀片前后方向转动的自由度，从而实现剥皮厚度的控制。

砂带轮包括轮架和砂带，轮架包括两块L型板，两块L型板呈前后对称分布， L型板包括L型板本体和两块伸缩板，两块伸缩板分别位于L型板本体的两端，伸缩板的一端与L型板本体滑动连接，伸缩板的另一端设有连接轴一，其中一块L型板上的伸缩板通过连接轴一与另一块L型板上相对应的伸缩板连接，连接轴一的两端分别与两块伸缩板转动连接， L型板本体的折弯处设有连接轴二，其中一块L型板上的L型板本体通过连接轴二与另一块L型板上的L型板本体连接，连接轴二的两端分别与两块L型板本体转动连接，两块L型板本体之间设有两块连接板一，两块连接板一分别位于L型板本体的两条边上，其中一块L型板本体通过连接板一与另一块L型板本体固定连接，其中一块L型板上的伸缩板与另一块L型板上相对应的伸缩板之间设有连接板二，其中一块L型板上的伸缩板通过连接板二与另一块L型板上相对应的伸缩板固定连接，连接板一上设有弹簧，弹簧的一端与连接板一固定连接，弹簧的另一端与连接板二固定连接，砂带分别通过连接轴一和连接轴二套设于L型板上，其中一块L型板本体上设有驱动电机三，驱动电机三的输出端贯穿L型板本体与连接轴二连接，另一块L型板上设有连接块，所述连接块位于L型板本体的一侧，连接轴二位于L型板本体的另一侧，轮架通过连接块与安装板左右转动连接。驱动电机三驱动砂带轮转动，实现对龙头本体表面的打磨;砂带套设与L型板上呈三角形，驱动电机一驱动砂带轮左右转动，利用三角形的顶角对龙头本体凹面处进行打磨，利用位于L型板其中一条边上的砂带对龙头本体平面处进行打磨，利用位于两根连接轴一之间的砂带对龙头本体凸面处进行打磨，实现龙头本体的全面打磨，打磨覆盖面广，提高产品质量。

夹具组件包括电机箱，电机箱的顶部设有转动座，电机箱内设有旋转电机，旋转电机的输出端与转动座连接，转动座与电机箱转动连接，电机箱的底部与操作平台可拆卸连接，转动座的一端与电机箱转动连接，转动座的另一端设有安装块，安装块的一侧设有步进电机一，安装块的另一侧转动连接有轴杆，步进电机一的输出端贯穿安装块与轴杆连接，轴杆的一端与安装块转动连接，轴杆的另一端设有回转气缸一，回转气缸一的输出端连接有直线气缸一，直线气缸一的一端与回转气缸一连接，直线气缸一的另一端连接有锁紧块，直线气缸一的输出端设有胀套，直线气缸一的输出端贯穿锁紧块与胀套套接。龙头本体通过胀套安装于直线气缸一的輸出端上，旋转电机精确控制转动座的旋转角度，步进电机一精确控制龙头本体沿安装块两侧的摆动角度，回转气缸一精确控制龙头本体自身的旋转角度，从而实现龙头本体三个方向的自由度，直线气缸一用于夹紧龙头本体，防止龙头本体在加工过程中发生位置偏移，有利于提高龙头本体的加工质量。

直线气缸一的输出端设有圆锥台，圆锥台一端的直径小于另一端的直径，圆锥台上较小直径的一端与直线气缸一的输出端固定连接，胀套的形状为圆柱形，胀套内设有与圆锥台相匹配的圆锥孔，胀套的侧面设有缺口，缺口与圆锥孔相连通，胀套通过圆锥孔套设与圆锥台上。龙头本体套设于胀套上，直线气缸一的输出端收缩时，胀套作用于锁紧块上，直线气缸一的输出端带动圆锥台收缩，在圆锥台的作用下，使得胀套均匀胀大，从而使得龙头本体内孔均匀受力，起到夹紧龙头本体的作用;同时只需要更换胀套即可实现对不同口径的龙头本体进行夹紧，通用性广。

隔尘罩的顶部设有直线导轨，直线导轨上滑动连接有滑块，直线导轨的端部设有丝杆电机，丝杆电机的输出端与滑块连接，机械抓手包括回转气缸二和直线气缸二，回转气缸二安装于滑块上，回转气缸二的输出端与直线气缸二连接，直线气缸二的输出端设有夹体，夹体的形状为环抱状，夹体的内侧设有保护垫，夹体包括左夹体和右夹体，左夹体与直线气缸二的输出端转动连接，右夹体与直线气缸二的输出端固定连接，直线气缸二的输出端上设有步进电机二，步进电机二的输出端贯穿直线气缸二的输出端与左夹体连接，左夹体与右夹体呈左右对称分布，左夹体的一端与直线气缸二的输出端连接，左夹体的另一端的形状为弧形，保护垫位于左夹体上形状为弧形的一端上。剥皮组件上的移动架沿Y轴向移动，使得移动架与与其相对应的夹具组件上下方向错开位置，夹具组件上的直线气缸一的输出端外推，使得胀套带动龙头本体与锁紧块脱离，步进电机一控制轴杆转动，使得轴杆处于水平位置，从而保证龙头本体处于水平位置;丝杆电机控制滑块移动，使得夹体位于龙头本体的正上方，回转气缸二控制夹体旋转，同时直线气缸二控制夹体下移，使得左夹体与右夹体位于龙头本体的两侧，步进电机二控制左夹体转动，使得左夹体向右夹体靠拢，夹紧龙头本体，移动架向一侧移动，将龙头本体从胀套上取下;直线气缸二控制夹体带动龙头本体上移，移动架沿Y轴滑轨移动至打磨区域，重复操作，通过机械抓手将龙头本体套设于胀套上。

本工艺设备的有益效果是：实现龙头本体剥皮、打磨的流水线操作，工作效率高;实现龙头本体的全面剥皮和打磨，提高产品质量;防止龙头本体在加工过程中发生位置偏移，有利于提高龙头本体的加工质量;胀套均匀胀大，从而使得龙头本体内孔均匀受力，起到夹紧龙头本体的作用;同时只需要更换胀套即可实现对不同口径的龙头本体进行夹紧，通用性广;利于环保。