螺旋滑槽的设计与高效生产

摘 要 ：螺旋滑槽零部件的标准化、模块化程度,将直接影响到其技术经济性指标,对提高生产效率、降低使用成本、满足客户需求有着举足轻重的作用.

关 键 词 ：螺旋滑槽、设计

物流输送系统中螺旋滑槽的功能是将货物由上层向下层做垂直无功耗的传输作业,其整体结构取决于货物的重量、尺寸、形状,以及货物的初始速度、进出口方向、滑行速度、滑行高度,因此,螺旋滑槽的个性化较强,属非标产品.同时,从螺旋滑槽的输送能力、组装结构、零件形状等方面分析,它又具有标准化、模块化、模具化开发的基础,而且潜力较大.

在当今市场竞争日益激烈的商业环境中,用户对交货的及时性、低耗性、廉价性要求越来越高,迫使设备供应商尽可能缩短生产周期、降低成本,并且保证产品质量,因此,提高设备的设计、制造效率迫在眉睫.从这个角度来看,提高螺旋滑槽构件的标准化、模块化程度,实现模具化制作,是设备供应商提高效率、快速响应市场的有效途径.

参数选定

①总体结构

目前物流行业使用的螺旋滑槽一般由槽底叶片、侧挡板、立柱、下加强筋、套管等组成.其中,叶片的形状精度直接影响到货物滑行时的噪音、平稳性、顺畅性,其焊接工艺水平对外观质量也很重要.

②选定参数

货物外形尺寸：L×W×H

货物重量：F(mg)

货物与滑槽底部的动摩擦系数：μ

货物原始输送速度：v(货物在滑行传输时通常不允许有加速度)

螺旋升角：α

此外,还包括货物进出口方向、滑行高度.

由于货物在螺旋下滑时有向外的离心力,因此滑槽底部应向立柱中心线倾斜一定角度,以削除离心力.

计算机辅助设计(CAD)

①利用PRO／E参数化建模

螺旋滑槽是由90°标准模块和非标段组装而成,标准模块由叶片拼焊而成(一般取3～6片),叶片的尺寸精度将直接影响其滑行噪音、顺畅性和外观质量.因此,叶片是关键零件.

借助PIKO／E参数化建模功能,通过前面给定的参数,确定滑槽外径、内径、导程、材料厚度,利用螺旋扫描功能建模(图1、图2).

②有限元划分

利用PRO／E软件提供的另存功能,将叶片另存为*.STL格式,在保存过程中选取有限元划分网格的大小,网格的大小根据需要确定.网格划分越小,结果越精确,但所需的计算机资源和时间也更多.当然,也可手动进行有限元划分网格,但非常耗时.

③重新建模

螺旋滑槽底面是多维空间曲面,对保存为*.STL格式的叶片进行添加投影面,并根据有限元网格合理建模(图3).

④二维工程图

利用PRO／E软件提供的新建二维功能,对建模后每块网格在相关投影面上投影,并在AUTOCAD中进行有序拼接,得到叶片具体尺寸参数(图4).

计算机辅助加工(CAM)

①参数共享,激光下料

将工程图参数直接通过计算机网络传送到激光机中,利用钣金加工软件AP100编程下料,并在需折弯处打点标示,以便后序加工.参数共享需要防止人工操作时参数丢失、失真,从而严格控制产品质量.

②参数共享,数控折弯

同样,工程图参数与数控折弯机共享,保证折弯角度.需注意减少加工误差和节约编程时间.

标准化、模具化生产

①标准化

滑槽的结构优化,通用标准件的设计,要满足不同形状、重量和动摩擦系数的货物.因此,实现通用互换,对于提高设计、制造效率将发挥关键的作用.

②模块化

以90°为标准模块(图5),在运输过程中占用容积小、重量轻,搬运安装无需专用设备,并且在工地安装时节省劳动成本,还减少了设计、制造、安装误差.

③模具化

为了提高螺旋滑槽的制作精度,减少焊接时间、焊接变形,保证焊缝均匀,必须克服单件生产的种种弊端,形成高效的专业化生产.

模具化生产能够大量节省劳动成本,降低废品率,并且使产品规范美观,其焊接精度满足设计尺寸要求.单个叶片的压模同样也可保证叶片按设计角度扭曲,便于焊接时的拼接质量.