用于金属橡胶自动成型系统中的定距拉伸装置的制作方法

本发明涉及一种应用于材料加工等领域中的装置，具体地说，是涉及一种应用于金属橡胶一体化自动成型系统中，对密匝金属丝螺旋卷进行自动定距拉伸的装置，属于新型多孔金属材料加工技术领域。

背景技术：

金属橡胶是一种弹性阻尼材料。由勾结交错的金属丝制成的网状结构，通过对特定金属丝螺旋绕制、螺旋定距拉伸、毛坯缠绕、毛坯冷压成型及后处理等工艺制备而成。它既具有橡胶的高弹性、大阻尼，又具有所用金属的固化特性，与普通橡胶相比较，具有不挥发、抗辐射、耐高/低温、寿命长的特点，多应用在航空航天深海等条件极端恶劣的工作环境中。

在目前多孔金属橡胶缠绕成型工艺中，由于弹簧机床无法卷制大螺距金属丝螺旋卷，金属橡胶成型过程中，通常先通过弹簧机床卷制密匝金属丝螺旋卷，手工定距拉伸到预定螺距、再进行毛坯缠绕成型。该种成型方式劳动强度大，步骤离散化，且精度不高，手工定距拉伸的金属丝螺旋卷螺距不均匀，导致金属橡胶性能不稳定，成型后金属橡胶松散分层，影响金属橡胶在实际过程中的性能发挥。

技术实现要素：

为了解决背景技术中所提到的技术问题，本发明提供了一种用于金属橡胶自动成型系统中的定距拉伸装置，利用该装置可对不同规格金属丝螺旋卷自动定距拉伸，解决了多孔金属橡胶制传统备过程中需手工定距拉伸、手工缠绕毛坯的问题。

本发明的技术方案是：该种用于金属橡胶自动成型系统中的定距拉伸装置，包括：水平导轨架72、水平丝杠73、第二导向管22、第一拉爪23、第二拉爪24、第三拉爪25、定距导轨26、工作台27、第一光电开关28、第二光电开关29、第三导向管30、压针滚筒32、定距丝杠34、水平螺母35、第一行程开关76以及第二行程开关77，其特征在于：

所述水平导轨架72安装在机架上；所述水平丝杠73安装在水平导轨架72中；所述工作台27安装于机架导轨72上，水平螺母35安装在工作台底部并与水平丝杠73组成丝杠螺母传动副；所述第二导向管22安装于工作台27前端中部，与第一导向管20相接，并与第一导向管20共线；所述定距丝杠34安装在拉伸工作台中部的定距导轨26中，两端安装滚动轴承，便于旋转；

所述定距导轨26上安装有第一拉爪23、第二拉爪24、第三拉爪25；所述第一拉爪23与第三拉爪25固定在导轨上不能移动；所述第二拉爪24安装在定距丝杠34上，其端部孔有传动螺纹，与定距丝杠34组成丝杠螺母副传动，三个拉爪的爪口与第二导向管22共线；所述第三导向管30安装在拉伸工作台后端，其入口处靠近第三拉爪25；所述压针滚筒32底部安装于工作台后端，滚筒在第三导向管30末端；

第一光电开关28安装于第一拉爪23附近位置；第二光电开关29安装于第三拉爪25附近位置；所述第一行程开关76安装在水平导轨左端；所述第二行程开关77安装在水平导轨右端；

其中，所述第一导向管20是金属丝螺旋卷绕制机构安装在金属丝螺旋卷生成位置，用于导向金属丝螺旋卷；

所述第二拉爪24包括迷你气缸56、上夹爪57、下夹爪58、销59、夹爪套60以及爪根螺母61；迷你气缸56与夹爪套60焊接安装，迷你气缸56与一两位四通电磁换向阀连接，所述电磁换向阀控制气缸伸缩；上夹爪57通过螺钉安装在迷你气缸56上，且上夹爪57通过销安装于长条孔中，使之能上下移动；所述下夹爪58通过销59安装与夹爪套60下方定位孔中；所述爪根螺母61一端与夹爪套60连接；

所述第一拉爪23、第三拉爪25与第二拉爪24主要结构相同，区别为将爪根螺母替换为通孔以安装定距丝杠34；

所述定距丝杠34连接拉伸驱动电机98，控制丝杠正反转从而控制第二拉爪24在导轨上移动；所述水平丝杠73连接水平移动驱动电机70，控制丝杠正反转从而控制工作台27在导轨上移动；

其中，所述第一行程开关76与第二行程开关77限制拉伸工作台左右往复移动距离，第一行程开关76应使第三导向管30正对毛坯缠绕与成型装置中芯轴54的左端定位细针，第二行程开关77应使第三导向管30正对毛坯缠绕与成型装置中芯轴的右端定位细针。

本发明具有如下有益效果：

本种装置可实现不同规格金属丝螺旋卷的自动定距拉伸成型，以此替代手工定距拉伸。本发明使用一组机械夹爪对密匝金属丝螺旋卷自动定居拉伸，并进给到毛坯缠绕机构中完成后续工序。因为自动定距拉伸金属丝螺旋卷具有拉伸速度快、精确度高，定距拉伸长度范围长、金属丝螺旋卷直径覆盖范围广的特点，避免了以往手工作业中生产的金属橡胶均匀性差，精度低，容易分层等问题。

附图说明：

图1是本发明所述定距拉伸装置的整体结构视图；

图2是拉伸工作台部件的主视图；

图3是拉伸工作台部件的右视图；

图4是水平导轨部件的结构视图；

图5是第二拉爪的结构视图；

图6是一种金属橡胶一体化自动成型系统的整体结构视图；

图7-11是本发明所述定距拉伸装置的plc梯形图

图12是本发明所述定距拉伸装置plc的io输入输出表。

图中1-机架；2-送丝机；3-弹簧机；4-水平导轨部件；5-拉伸工作台；6-冷压导轨部件；7-定模具；8-主轴部件；9-动模具部件；10-控制台；20-第一导向管；22-第二导向管；23-第一拉爪；24-第二拉爪；25-第三拉爪；26-定距导轨；27-工作台；28-第一光电开关；29-第二光电开关；30-第三导向管；32-压针滚筒；33-第三内六角螺钉；34-定距丝杠；35-水平螺母；56-迷你气缸；57-上夹爪；58-下夹爪；59-销；60-夹爪套；61-爪根螺母；70-水平移动驱动电机；71-第一六角螺母；72-水平导轨架；73-水平丝杠；74-水平导轨端盖；75-第二六角螺母；76-第一行程开关；77-第二行程开关；98-拉伸驱动电机。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步说明：

本发明的目的在于提供一种用于金属橡胶自动成型系统中的定距拉伸装置，可对不同规格金属丝螺旋卷自动定距拉伸。本发明的目的是这样实现的：

一种用于金属橡胶自动成型系统的金属橡胶定距拉伸装置包括有：水平导轨架72、水平丝杠73、第二导向管22、第一拉爪23、第二拉爪24、第三拉爪25、定距导轨26、工作台27、第一光电开关28、第二光电开关29、第三导向管30、压针滚筒32、定距丝杠34、水平螺母35、第一行程开关76，第二行程开关77；所述水平导轨架72安装在机架上；所述水平丝杠73安装在水平导轨架72中；所述工作台27安装于机架导轨72上，水平螺母35安装在工作台底部并与水平丝杠73组成丝杠螺母传动副；所述第二导向管22安装于工作台27前端中部，与第一导向管20相接，并与第一导向管20共线；所述定距丝杠34安装在拉伸工作台中部的定距导轨26中，两端安装滚动轴承，便于旋转；所述定距导轨26上安装有第一拉爪23、第二拉爪24、第三拉爪25；所述第一拉爪23与第三拉爪25固定在导轨上不能移动；所述第二拉爪24安装在定距丝杠34上，其端部孔有传动螺纹，与定距丝杠34组成丝杠螺母副传动，三个拉爪的爪口与第二导向管22共线；所述第三导向管30安装在拉伸工作台后端，其入口处靠近第三拉爪25；所述压针滚筒32底部安装于工作台后端，滚筒在第三导向管末端；第一光电开关28安装于第一拉爪23附近位置；第二光电开关29安装于第三拉爪25附近位置；所述第一行程开关76安装在水平导轨左端；所述第二行程开关77安装在水平导轨右端；

其中，所述第一导向管20是金属丝螺旋卷绕制机构安装在金属丝螺旋卷生成位置，用于导向金属丝螺旋卷；所述第二拉爪24包括有：迷你气缸56、上夹爪57、下夹爪58、销59、夹爪套60、爪根螺母61。所述迷你气缸56与夹爪套60焊接安装；所述上夹爪57通过螺钉安装在迷你气缸56上，且上夹爪57通过销安装于长条孔中，使之能上下移动；所述下夹爪58通过销59安装与夹爪套60下方定位孔中；所述爪根螺母61一端与夹爪套60连接；在所述第一拉爪23与第三拉爪25中，爪根螺母替换为通孔安放定距丝杠；所述定距丝杠34连接拉伸驱动电机98，控制丝杠正反转从而控制第二拉爪24在导轨上移动；所述水平丝杠73连接水平移动驱动电机70，控制丝杠正反转从而控制工作台27在导轨上移动；

其中，所述第一行程开关76与第二行程开关77限制拉伸工作台左右往复移动距离，第一行程开关应使第三导向管正对毛坯缠绕与成型装置中芯轴54的左端定位细针，第二行程开关应使第三导向管正对毛坯缠绕与成型装置中芯轴的右端定位细针。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

为确保金属橡胶制造质量以及金属橡胶制造效率与成本，本发明提供一种用于金属橡胶自动成型系统中的金属丝螺旋卷定距拉伸装置。本发明实例中，为了直观说明电机的旋转情况，所有电机均为三相异步电机，但实际实施时，本发明不局限于三相异步电机或伺服电机。

本发明的金属丝螺旋卷定距拉伸装置的plc程序是这样实现的：

网络1中，由于弹簧机3的进给运动，从弹簧机出来的金属丝螺旋卷沿着第一导向管20进入到第二导向管22。当第一光电开关28检测到金属丝螺旋卷，连接第一光电开关输入端的i0.0闭合，使得辅助继电器m0.0闭合并自锁，同时通电延时定时器t37开始计时2s，直到t37计时结束后断开m0.0。

网络2中，使用辅助继电器m0.0，使得拉伸驱动电机98的q0.0线圈闭合，使拉伸驱动电机98正转，将第二拉爪24往第一光电开关28方向移动，通过定时器t37计时时间即可求出第二拉爪24移动距离。

网络3中，定时器t37计时结束接通后，使得辅助继电器m0.1闭合并自锁，同时通电延时定时器t33开始计时0.2s，直到第二光电开关29输入端i0.1闭合，即第二拉爪24到达第二光电开关29位置，断开m0.1；定时器t33的作用是给与一定等待时间，完成加紧金属丝螺旋卷的步骤。

网络4中，使用辅助继电器m0.1接通第二拉爪气缸56电磁换向阀的线圈q0.3闭合，使得第二拉爪气缸56的换向阀换向，使第二拉爪气缸56伸出闭合拉爪夹取金属丝螺旋卷。

网络5中，定时器t33计时结束接通后，使得辅助继电器m0.2闭合并自锁，直到第二光电开关29输入端i0.1闭合，即第二拉爪24到达第二光电开关29位置，断开m0.2。

网络6中，使用辅助继电器m0.2使得拉伸驱动电机98的q0.1线圈闭合，使拉伸驱动电机98反转，将第二拉爪24往第二光电开关29方向移动，直到到达第二光电开关29处。

网络7中，第二光电开关输入的i0.1接通，使得辅助继电器m0.3闭合并自锁，同时通电延时定时器t34开始计时0.2s，计时结束后断开m0.3。该步骤为等待步骤，等待后进入下一步。

网络8中，定时器t33或t41计时结束接通后，使得辅助继电器m0.4闭合并自锁，同时通电延时定时器t38开始计时0.2s，计时结束后断开m0.4。

网络9中，使用辅助继电器m0.0使得拉伸驱动电机98的q0.0线圈闭合，使拉伸驱动电机98正转，将第二拉爪24往第一光电开关28方向移动，通过定时器t38计时时间即可求出第二拉爪24移动距离。网络8与网络9是将第二拉爪24退回一定螺距的金属丝螺旋卷，为接下来拉伸这一部分做准备。

网络10中，定时器t38计时结束接通后，使得辅助继电器m0.5闭合并自锁，同时通电延时定时器t38开始计时0.2s，计时结束后断开m0.4。直到第一光电开关28、第二光电开关29输入端的i0.0与i0.1断开以及定时器t40接通后，断开m0.5。此时i0.1与i0.1的作用是检测金属丝螺旋卷是否断开，如果断开，立即停止夹取。

网络11中，m0.5接通，使得第二拉爪24与第三拉爪25气缸的电磁换向阀q0.3与q0.4闭合，同时使得延时接通定时器t35计时0.2s。定时器t35的作用是给与一定等待时间，完成夹紧金属丝螺旋卷的步骤。

网络12中，定时器t35计时结束接通后，使得辅助继电器m0.6接通并自锁，同时通电定时器t40计时2s，定时器t40接通后，断开m0.6并断开网络10中的m0.5。

网络13中，辅助继电器m0.6接通，使得拉伸驱动电机98的q0.0线圈闭合，使拉伸驱动电机98正转，将第二拉爪24往第一光电开关28方向移动，通过定时器t40计时时间即可求出第二拉爪24移动距离。该步为金属丝螺旋卷螺距的定距拉伸，定时器t40是定时器t35计时时间的10倍，即将网络9中退出的螺旋卷拉伸至10倍长度。

网络14中，定时器t40计时结束接通后，使得辅助继电器m0.7接通并自锁，同时通电定时器t41计时2.2s，定时器t41接通后，断开m0.7。定时器t41同时使第二拉爪24、第三拉爪25夹取金属丝螺旋卷。

网络15中，辅助继电器m0.7接通，使得拉伸驱动电机98的q0.1线圈闭合，使拉伸驱动电机98反转，将第二拉爪24往第一光电开关29方向移动，通过定时器t41计时时间即可求出第二拉爪24移动距离。该步的作用是将拉伸后的金属丝螺旋卷进给。

网络16中，金属丝接触芯轴54的质量作为称重传感器100的第一信号i0.4，i0.4接通后，使得辅助继电器m1.0接通并自锁，直到闭合用于工作台右限位的第二开关77的触点i0.3或接收到表示金属丝螺旋卷缠满达到预定重量的称重传感器100的第二信号i0.5；用于工作台左限位的第一行程开关76的触点i0.2接通后，也可使得辅助继电器m1.0接通并自锁。

网络17中，用于工作台左限位的第一行程开关76的触点i0.2接通后，使得辅助继电器m1.1接通并自锁，直到闭合用于工作台右限位的第二开关76的触点i0.2或接收到表示金属丝螺旋卷缠满的称重传感器100的第二信号i0.5。

网络18中，辅助继电器m1.0接通，使得水平移动电机70的q0.5线圈闭合，使水平移动电机正转，将工作台27往第二光电开关77方向移动。

网络19中，辅助继电器m1.1接通，使得水平移动电机70的q0.6线圈闭合，使水平移动电机反转，将工作台27往第二光电开关76方向移动。

上述网络中，网络1-7为定距拉伸机构初始化，将金属丝螺旋卷送入第三拉爪处夹取，该步骤在新的螺旋卷进入到机构中时执行；网络8-15为定距拉伸步骤，将拉爪退回一定螺距便于拉伸，再两端加紧金属丝螺旋卷移动数倍于此螺距距离拉伸金属丝螺旋卷，之后进给拉伸后的金属丝螺旋卷，反复执行此步骤拉伸金属丝螺旋卷；网络16-19为工作台移动步骤，工作台在水平丝杠73与水平驱动电机70作用下来回移动，金属丝相对于芯轴有一个轴向移动，使金属丝均匀缠绕与芯轴上。

本发明通过结合一种金属橡胶自动成型系统的工作方式，阐述用于金属橡胶自动成型系统中的定距拉伸装置的工作方式:

第一步，打开设备电源，根据待加工金属丝直径以及需要加工的密匝金属丝螺旋卷直径与螺距，调整弹簧机3上各部件。

第二步，将待加工金属丝正确安装，弹簧机3出口处安装第一导向管20。

第三步，按下控制台液晶屏上的“开始”按钮，各部件复位并初始化，弹簧机3开始送丝。

第四步，此时由于机床的进给运动，金属丝螺旋卷继续向前移动至第一光电开关28。当第一光电开关28检测到金属丝螺旋卷后，第二拉爪24移动至第一光电开关28处并夹取金属丝螺旋卷，其后第二拉爪24移动至第二光电开关29位置处，此时第三拉爪夹25取金属丝螺旋卷，第二拉爪24松开金属丝螺旋卷并退回一段距离（几个密匝金属丝螺旋卷的螺距）。

第五步，第二拉爪24移动至第二光电开关29后，第三拉爪25夹取金属丝螺旋卷，并且第二拉爪24继续夹取金属丝螺旋卷，向后移动一个定距拉伸螺距的距离，并保持一段时间，完成对金属丝螺旋卷的一次定距拉伸。

第六步，完成定距拉伸后，第三拉爪25松开金属丝螺旋卷，第二拉爪24夹取金属丝螺旋卷至第二光电开关29直到第二光电开关位置处停下，完成一个进给运动，随后第三拉爪25抓取金属丝螺旋卷，第二拉爪24向后移动进行定距拉伸。

重复进行五、六步完成金属丝螺旋卷的自动定距拉伸。

第七步，拉伸后的金属丝螺旋卷经由第三导向管30压入压针滚筒32，定位细针52勾取金属丝螺旋卷后，主轴旋转一定角度，工作台27同时移动一定距离，两者配合，芯轴上缠绕出一定纹路，重复第六步第七步直到完成毛坯缠绕。

第八步，毛坯缠绕完成后，冷压丝杠旋转73带动动模具50推动芯轴54与定模具40合模冷压，保压一段时间，冷压结束后，控制台通过声警提示，示意一个金属橡胶试块加工完成，由人工转动第二连杆44打开定模具端盖42，动模具50移动，将金属橡胶推出，员由人工取下金属橡胶，完成一个金属橡胶的自动成型。

第九步由人工回推第二连杆44，动模具40带动芯轴54返回初始位置。

重复第五步-第九步实现金属橡胶连续成型。

本发明实例中，四-六步对应定距拉伸装置plc程序图的网络1-19。

本发明实例中，第四、五步为定距拉伸初始化步骤，若没有断丝等情况，可不执行该步骤，若有断丝，则执行中断指令，系统恢复到初始待机状态。

本发明实例中，由于水平导轨架上两端安装有行程开关，第三导向管始终对准芯轴，且金属丝螺旋卷始终缠绕在芯轴上。

本发明实例中，定位细针采用一种可变形材料，合模时变形脱出芯轴，脱模芯轴返回时又回到芯轴孔内，回到原来位置。

其中，需要停止工作时，按下液晶屏上“暂停”按钮，各部件停止工作，按下“重启”按钮，各部件继续执行停止前工作。

本发明实例中，缠绕毛坯过程中，为保证金属丝螺旋卷缠绕充分紧密，速度应控制在0.5-1m/min合理范围。

本发明实施例提供了一种用于金属橡胶自动成型系统中的定距拉伸装置，实现金属丝螺旋卷定距自动拉伸，金属橡胶毛坯自动成型。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。