这套双从动件凸轮结构,核心是通过单个凸轮的轮廓曲面,同时驱动两个正交布置的从动件完成预设的往复运动,在轻工包装、纺织机械、小型自动化送料工位里十分常见,很多需要两个动作按固定时序配合的工位,都会采用这类结构来替代多动力源的复杂排布,省去额外的同步控制环节,纯机械结构的可靠性也更适合长时间连续运行的生产场景。
从实际功能来看,这套结构里的方形框架从动件负责完成水平方向的直线往复,穿设在框架上的杆状从动件则完成垂直方向的直线往复,两个从动件的运动时序完全由凸轮的轮廓曲线决定,不需要额外设置传感器或者程序来校准同步,只要凸轮的加工精度达标,两个动作的配合误差可以控制在0.02mm以内,完全能满足小型零件分拣、工位转位、轻负载压合这类工况的精度要求。
设计这套结构的时候,首先要确定的是两个从动件的行程参数,水平方向的从动件行程由凸轮轮廓的横向最大偏心距决定,垂直方向的行程则由纵向偏心距决定,两个方向的轮廓曲线需要做平滑过渡,避免出现尖点导致从动件运动时产生刚性冲击,尤其是在高速运行的工况下,轮廓曲线的过渡段需要做等加速等减速的修正,降低从动件和凸轮接触表面的磨损速度。凸轮本体上开设的三个减重孔,不是随意布置的,三个孔的位置需要经过动平衡校核,确保凸轮在额定转速下旋转时不会产生额外的离心振动,同时减重孔的边缘要做倒钝处理,避免应力集中导致凸轮长期运行后出现开裂。
安装边界方面,这套结构的外框是主要的安装基准,外框的四个安装面需要保证平面度公差在0.03mm以内,两个从动件的导向槽分别开设在外框的水平和垂直方向,导向槽和从动件的配合间隙控制在0.01-0.02mm之间,间隙过大会导致从动件运动时出现卡滞或者晃动,间隙过小则会增大摩擦阻力,提升驱动端的功率损耗。凸轮的安装轴孔位于整个结构的几何中心,轴孔和驱动轴的配合采用H7/k6的过渡配合,确保凸轮旋转时不会出现径向窜动,轴端需要设置锁紧挡圈,防止凸轮轴向移位导致从动件行程出现偏差。
实际应用中,这套结构可以直接集成在小型自动化设备的工位上,比如小零件的上料工位,水平从动件负责完成料仓的挡料动作,垂直从动件负责完成零件的顶出动作,两个动作通过凸轮轮廓实现精准的时序配合,当凸轮旋转到特定角度时,水平从动件先退回让出出料空间,垂直从动件随后上升将零件顶出到指定位置,之后垂直从动件先复位,水平从动件再前进挡住下一个零件,整个动作循环在一次凸轮旋转中完成,不需要额外的控制元件,维护起来也十分方便,只需要定期在凸轮和从动件的接触表面涂抹润滑脂,就能保证长期稳定运行。
结构的材质选择上,凸轮部分一般采用40Cr调质处理,表面淬火硬度达到HRC45-50,提升接触表面的耐磨性能,从动件和外框部分可以采用铝合金材质做硬质阳极氧化处理,在保证结构强度的同时降低整体重量,减少驱动端的负载。两个从动件和凸轮接触的端面需要镶嵌耐磨垫片,垫片采用铜基石墨材质,具备自润滑特性,即使在没有频繁加注润滑脂的情况下,也能保持较低的摩擦系数,降低磨损速度。
需要注意的是,这套结构的从动件属于直动从动件,没有设置复位弹簧的安装位,实际使用时需要根据负载情况在从动件的末端加装复位弹簧,确保从动件的端面始终和凸轮轮廓表面保持贴合,避免高速运行时从动件和凸轮脱离接触导致动作失效,弹簧的预紧力需要根据从动件的运动速度和负载重量调整,预紧力过大会增加凸轮表面的磨损,预紧力过小则会导致从动件出现跳脱的情况。
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