工业设计论文一种用于纸盘的气动夹紧装置

　　摘要：KDF2滤棒成型机组的纸盘架装置采用螺母锁紧定位，更换盘纸时操作不便、劳动强度较大且在较长时间使用后定位不准确，为此对纸盘架装置进行了改进，在不改变原有机座的情况下，通过对原有零件进行改进，设计一种气动夹紧装置，它包含用于控制气体进出的控制部件，用于形成密闭气体回路的储气部件，以及用于纸盘松紧的夹紧部件，它的主要原理是利用密闭回路中恒定的气压来实现夹紧的，它主要用在KDF2滤棒成型机上，实现对纸盘的自动装夹，提高KDF2的自动化程度，减轻操作者的劳动强度。

　　关键词：KDF2滤棒成型机组,气动夹紧装置,密闭腔室,恒定压力,皮碗

　　由于当时引进技术水平的限制，该机组采用的是手动夹紧装置，它需要通过不断调节螺母的松紧来实现纸盘的装夹，操作繁琐、复杂，在使用上很不方便。而目前国际上先进的新开发的KDF4等成型机组普遍采用气动控制连杆方式对纸盘进行固定，它采用了卷烟机的纸盘架，靠弹簧夹紧纸盘，当按下按钮时可以松开纸盘，不仅方便用户的使用，还大大提高了换纸盘的工作效率。由于该纸盘架无法安装在KDF2上，所以开发一种适用于KDF2的纸盘气动夹紧装置对提高KDF2的自动化程度及延长其生命周期有重要意义。

　　1现状分析

　　图1为目前KDF2滤棒成型机纸盘架结构图，纸盘轮轴（10）安装固定在回转盘（1）上，纸盘座（2）绕纸盘轮轴（10）旋转，衬套（8）和滚花螺母（9）用于纸盘的轴向定位，纸盘圈（4）固定在纸盘座（2）上，通过旋转滚花螺母（9）来调整纸盘的轴向位置。当需要更换纸盘时，整个装置随回转盘（1）一起旋转180?，旋下螺母（7），取下纸盘圈（6）后，换上新纸盘（5）到纸盘圈（4）上，然后再装上纸盘圈（6）并旋上螺母（7），利用纸盘圈（6）上的圆锥面锁紧纸盘使之定位并固定。因此目前KDF2纸盘架存在以下缺点：第一，换盘不便，每次换盘时都要旋下、旋上螺母（7）和纸盘圈（6），并要不断调整螺母（7）才能实现对纸盘的可靠夹紧；第二，纸盘定位不精确，由于纸盘圈经常在螺纹面上拆卸，容易发生磨损并与纸盘座之间形成间隙，同时纸盘圈圆锥面与纸盘为线接触，在拧紧螺母时容易使纸盘偏心和倾斜；第三，对纸盘规格的适应性差，因纸盘圈（4）、（6）的外径是固定的，若纸盘内径有所偏差，对纸盘的夹紧将不可靠。

　　图2为KDF4滤棒成型机纸盘架结构图，它采用气动控制式纸盘架结构，它的释放锁紧装置气缸（3）安装在纸盘架装置的固定盘（2）上，当机器发出更换盘纸指令后，气缸（3）推动回转盘上的纸盘架锁紧装置释放纸盘，取下旧纸盘并装上新纸盘后，按下锁紧按钮，气缸（3）缩回，锁紧装置自动定位并固定纸盘。由于KDF2纸盘架，无固定盘结构，安装纸盘架的机座前立面周围安装有负压风机和润滑系统等部件，所以即使机座重新加工也无法安装固定盘，因此无法直接借用KDF4纸盘架的结构。

　　2改进方法

　　针对以上问题，本文提出一种气动夹紧装置，它能够通过按钮控制实现对纸盘的夹紧与松开，并且能与KDF2滤棒成型机对接与匹配，成为该设备的一部分。它的主要原理是利用密闭回路中恒定的气压来实现夹紧的。它包括用于控制气体进出的控制部件，用于形成密闭气体回路的储气部件，以及用于纸盘松紧的夹紧部件。

　　2.1气路控制

　　图3为纸盘气动夹紧装置的气动原理图，图4为纸盘气动夹紧装置结构图，由减压阀和手动阀共同组成装置的控制部件，其中两位三通手动阀通过角铁（51）安装在回转盘（2）上，通过手动控制两位三通手动阀的开关，来控制整个装置气流的通断，实现夹紧装置对纸盘的夹紧与松开。减压阀安装在回转盘（2）上，用于控制整个气路的气压，使夹紧装置能适用于不同尺寸的纸盘内径的装夹，增加装置对原辅材料的适应性。

　　2.2夹紧装置机械设计

　　在图4中，基准盘（4）主要是用来校对纸盘的轴向位置（通过其上的调整螺钉），传感器通过角铁（51）安装在回转盘（2）上，当纸盘快用完时，传感器没有被纸盘遮住，向控制系统发出纸盘纸用完信号，由系统控制带动纸盘轮轴（1）的电动机停止转动。

　　通过对原有零件纸盘轮轴（1）和回转盘（2）进行改进，在它们与新零件隔圈（13）、轴承座（12）上钻有通气孔，使它们与皮碗（9）一起形成一个密闭的腔室，组成夹紧装置的储气部件。当装置正常工作时，气体会沿设计的气路（图4箭头方向）流动进入密闭的腔室中，其中皮碗（9）是弹性零件。皮碗（9）在气压的作用下会向外鼓出，推动滑动块（8）、夹紧块（7）向外运动，实现了夹紧块对纸盘的夹紧。当夹紧装置要松开时，按下夹紧按钮，手动阀换向，回路中的气体通过手动阀上的消音器向外排出，皮碗（9）恢复原状，滑动块（8）、夹紧块（7）亦在弹簧的作用下缩回，使夹紧块（7）脱离与纸盘的接触，这时可顺利取下纸盘。这样本气动夹紧装置就实现了对纸盘的自动松紧。

　　3效果分析

　　本气动夹紧装置不改变KDF2机座结构，只是通过对回转盘和轴的结构进行改进，结合其它零件的设计来实现夹紧的，其纸盘架与纸盘由原来的线接触改为面接触，夹紧更可靠。另外换盘时不需拆卸纸盘架的零件，换盘迅速，纸盘的定位也更加准确，避免了纸盘的偏心和倾斜，也降低了操作者的劳动强度。其次它输入的气压可调，增加了它对原辅材料纸盘的适应性。通过更换不同尺寸的夹紧块（7），此装置也可快速适用于其它不同规格的圆盘类零件的自动装夹。

　　参考文献：

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