DIY机械设备——民俗工艺品自动化

简介&构想:

起因是发现本地在传统节日每户均有购买一种纸制品冲喜待利,且此物极其小众,几乎没有市场竞争,生产工艺从成品看多为纯手工,效率低。

经过对物的拆解,结合自己浅显的机械理解,决定研发一款专门生产此物的自动化设备,目标是半自动化生产,并向着全自动化的目标前进。

这篇笔记以记录此次研发的全过程。相关技术档案可能会同步在Github上。

 

系统构架 #

气源动力110-3kw/0.8mpa + NDRP/DC24V电磁阀 + SC40/SC16/TN20*50-270气缸 + 63T四柱液压机床 + 订制干热铝板加热系统(带温控) + 模具第一版 + 模具第二版 + 订制装机板 + 定制链接件(五金)等;

 

运行环境 #

供电:AC380V工业用电/35A; AC220V/20A; DC24V/10A ; DC5V/5A

气动:气压0.8mpa; 管径PU8*5mm

零件绘制:Office2019; CAD2020;SolidWorks2020

 

环境准备 #

  • 租用厂房√
  • 电路安装√

  • 气源安装√

 

开发过程 #

Demo – 01 (已淘汰) #

拆解工序 #

经过拆解后分为6道工序,它们分别依次是:

  • 进料印花(自动)
  • 分料裁断(自动)
  • 上半部分的折叠粘型(半自动)
  • 下半部分的折叠粘型(半自动)
  • 穿管+上下粘合(手动)
  • 包装(手动)

附工序拓补图:

part1

part2

part3

 

此时还不会使用CAD绘制,所以用的word画的,好处是入门快,缺点绘制效率低,误差大,且二维的表达有限,同时还不能当作有效图纸直接发给定制的车间下单。

另有手绘的压印图纸,手稿未能保存(Demo1版本难产,当时情绪不优雅,扔河里了)。

制作工序1(√) #

印花模具:本地找了一个做磨具的车间下单

印压设备:购买一台本地的二手液压机床

制作工序2(√) #

按上图part3的图纸,在淘宝上定制裁刀、轴承、传送轮、胶辊等

制作工序3+4(√) #

经过多次调试后,终于能实现所谓的折叠、粘胶水、定型等作功了。但在连续的测试中发现其可靠性很低,基本上每做功5次,至少有一次会卡住,而因为气缸的压力和推力(已经选用最小的气缸)溢出太多,导致每一次卡机都会不同程度损坏链接转向节。

(沮丧的)开始一个星期的改进。

卡机问题改善(平均做功10次卡1次),同时出现新问题:精度偏差的离谱!

(崩溃的)继续近两个星期的改进后得出结论:从思路根本上的设计缺陷导致了,即使继续优化到不卡机,依然不能克服精度偏差过大的问题——直接导致了需要人工修正——直接结果是效率提升有限。

最后不得不放(止)弃(损)!

附一张失败版成图:

小结: #

  • 拆解工序不够简化,导致研发成本增加
  • 作功过程未经(演示数据)验证,导致设计方向的根本性错误
  • 精度偏差不可控,不使用相关专业软件制图带来的后果

 

Demo – 02 #

原理 #

上一个版本采用多点结合的机械式前后作功,来完成产品的折叠、定型、粘合(多余工序),导致其结构复杂,因素增多,所以这个版本采取一次(加热)模具定型,简单粗暴,专治花里胡哨!

 

工序拆解 #

经过上一版本的经验,现将此拆解为4个工序,它们分别依次是:

  • 进料压花+上半部分定型+下半部分定型(自动)
  • 穿管+上下粘合(相比demo 01更快)(手动)
  • 包装(手动)

 

准备工作 #

  • 用5天的时间学(恶)习(补)CAD;在此感谢B站UP主 @CAD大讲堂 的视频讲解
  • 用一周半的时间学(恶)习(补)SolidWorks2020;在此感谢B站UP主 @暴走画图 的视频讲解
  • 某宝定制干式加热铝,试验一次定型效果。在此感谢机械论坛 @晓昀 的建议

 

制作工序1 #

做工过程是上模+下模压合定型。

上下模均被加热到特定温度,由机械手从后方送料,压合x秒钟,拉开,机械手从前面取料,结束。

模具材料:铁

加热材料:铝

隔热材料:云母

导热材料:硅胶

整体机械框架材料:铁

加热控制系统:温控模块、固态继电器、时间继电器、工控PLC等

机械手系统:加长气缸、非标导轨、真空吸盘、真空发生器、电磁阀、工控PLC、定制连接板、五金配件等

组装部件:定制(非标)硬轴、直线轴承、强力胶、五金配件等

其中一部分图纸:

工控代码与组装图纸:略

2021.04.02更新中,目前进度:机械手制作

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