高速鐵路鋼軌扣件鑄件打磨生產(chǎn)系統(tǒng)

《高速鐵路鋼軌扣件鑄件打磨生產(chǎn)系統(tǒng)》涉及高速鐵路鋼軌扣件鑄件打磨生產(chǎn)系統(tǒng)，主要應(yīng)用在鐵路設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域。

高速鐵路扣件系統(tǒng)是在建設(shè)高速鐵路線路的過程中，把高鐵鋼軌固定于道床上并使鋼軌在垂向、橫向和縱向可以進(jìn)行必要運動的部件。由于高速鐵路車輛軸重較大，運營速度快，同時對軌道的運行平順性和安全性有很高的要求，這些都對固定鋼軌的扣件系統(tǒng)提出了非常高的要求。扣件系統(tǒng)中的鑄件，包括鐵墊板和預(yù)埋鐵座作為扣件的重要零部件，在其生產(chǎn)過程中的各個環(huán)節(jié)，都提出了很高的要求。

鑄件的生產(chǎn)過程中，清理、打磨由合模產(chǎn)生的分模線披縫、毛刺是生產(chǎn)中的重要一環(huán)，如果打磨的不好，會直接影響產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量，打磨多了影響成品尺寸，打磨少了，殘留的毛刺會對其他部件造成損傷，可能在運行過程中造成零部件的疲勞斷裂、失效，直接危害行車安全。傳統(tǒng)的生產(chǎn)過程中，由于鑄件的外形復(fù)雜，毛刺一致性差，鑄件的清理工序只能采用人工打磨，這造成的缺點是顯而易見的，如：

1、打磨質(zhì)量不穩(wěn)定，打磨效果差，更多的依賴工人的技術(shù)水平和責(zé)任心，容易出現(xiàn)各種打磨的質(zhì)量問題。

2、操作環(huán)境差，人員操作風(fēng)險大，容易引發(fā)安全事故。

3、打磨效率不高，特別對于一些難于打磨的毛刺，人工打磨效率非常低。

由于人工打磨存在的問題，愿意從事打磨工序的工人也越來越少，人力成本大幅提高，導(dǎo)致鑄件產(chǎn)品的成本上升，市場競爭力下降，必須采取適當(dāng)方法進(jìn)行改進(jìn)。近年來，隨著工業(yè)機器人技術(shù)的不斷成熟，“機器換人”從事環(huán)境惡劣的工作，提高生產(chǎn)效率已經(jīng)成為了一個發(fā)展趨勢。

圖1為《高速鐵路鋼軌扣件鑄件打磨生產(chǎn)系統(tǒng)》高速鐵路鋼軌扣件鑄件打磨生產(chǎn)系統(tǒng)的俯視示意圖；

圖2為該發(fā)明定位工裝臺的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為該發(fā)明打磨電主軸的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為該發(fā)明打磨機的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為該發(fā)明打磨機器人的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為該發(fā)明視覺識別機器人的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為該發(fā)明打磨機器人對于工件為鐵墊板的抓手的結(jié)構(gòu)示意圖一；

圖8為該發(fā)明打磨機器人對于工件為鐵墊板的抓手的結(jié)構(gòu)示意圖二；

圖9為該發(fā)明打磨機器人對于工件為預(yù)埋鐵座的抓手的結(jié)構(gòu)示意圖一；

圖10為該發(fā)明打磨機器人對于工件為預(yù)埋鐵座的抓手的結(jié)構(gòu)示意圖二；

圖11為鐵墊板的毛刺結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12為預(yù)埋鐵座的毛刺結(jié)構(gòu)示意圖。

2020年7月17日，《高速鐵路鋼軌扣件鑄件打磨生產(chǎn)系統(tǒng)》獲得安徽省第七屆專利獎優(yōu)秀獎。 2100433B

參照圖1，《高速鐵路鋼軌扣件鑄件打磨生產(chǎn)系統(tǒng)》包括：上料輥道1、下料輥道2、分別設(shè)置在上料輥道1以及下料輥道2的定位工裝臺3、分別設(shè)置在上料輥道1以及下料輥道2的視覺識別機器人4、打磨機器人5、打磨電主軸6、打磨機7，其中打磨機器人5、打磨電主軸6、打磨機7均設(shè)置有2個，即整個系統(tǒng)擁有2個加工工序。打磨機器人5均設(shè)置在兩個定位工裝臺3之間，打磨電主軸6、打磨機7均設(shè)置在打磨機器人5移動工件的范圍內(nèi)。圖6為該發(fā)明視覺識別機器人的結(jié)構(gòu)示意圖，參照圖6，視覺識別機器人4能對工件照相以識別產(chǎn)品的類別和抓取點，并將工件放到定位工裝臺3上進(jìn)行精定位。在此實施案例中，采用EFORT，50千克機器人，機器人6軸上帶有一套視覺系統(tǒng)，視覺系統(tǒng)用于定位來料托盤上人工隨意碼垛的工件，氣缸的作用用于檢測來料時的高度，防止碰撞相機及光源，抓件抓手氣缸為SCHUNK品牌，具有夾持力大，動作靈敏，且具有防塵功能；抓手氣缸上連有機加非標(biāo)件，可以精確的抓取工件到定位工裝臺上。對于上料輥道1，其用于輸送代加工的工件，下料輥道2，用于輸送加工完的工件。

圖2為該發(fā)明定位工裝臺的結(jié)構(gòu)示意圖，參照圖2對于定位工裝臺3，即分別配置在上料輥道1以及下料輥道2，定位工裝臺包括工作臺2-1、支架2-2、定位塊2-3、導(dǎo)向板2-4、關(guān)電對射開關(guān)2-5，工作臺2-1由支架2-2支撐，其表面固定有定位塊2-3，定位塊2-3固定設(shè)置導(dǎo)向板2-4用以定位工件，定位塊2-3設(shè)置關(guān)電對射開關(guān)2-5用以檢測是否有工件，定位工裝臺裝配有三個觸發(fā)開關(guān)（圖中未顯示），其主要為了工件為預(yù)埋鐵座的應(yīng)用。定位工裝臺3用于工件100的定位，具有定位準(zhǔn)確功能，且在此工裝臺上可以檢測到工件冒口的位置。

圖5為該發(fā)明打磨機器人的結(jié)構(gòu)示意圖，參照圖5，打磨機器人5，其設(shè)置有抓手5-1，將工件由上料輥道的定位工裝臺抓起，經(jīng)打磨后將工件放入上述下料輥道的定位工裝臺。在該實施案例中，打磨機器人選用ABB品牌，型號為：IRB6700-200-2600，抓手氣缸為SCHUNK品牌，具有夾持力大，動作靈敏，且具有防塵功能；氣缸上連有機加非標(biāo)件，可以精確的抓取工件到打磨機上去打磨。圖11為鐵墊板的毛刺結(jié)構(gòu)示意圖，圖7為該發(fā)明打磨機器人對于工件為鐵墊板的抓手的結(jié)構(gòu)示意圖一，圖8為該發(fā)明打磨機器人對于工件為鐵墊板的抓手的結(jié)構(gòu)示意圖二；參照圖7、8、圖11，打磨機器人的抓手設(shè)置有兩個夾持手指5-11，兩個夾持手指5-11的最外端面為定位面5-12，兩個夾持手指5-11通過裝配的氣缸進(jìn)行開合。鐵墊板類產(chǎn)品需打磨的毛刺8-1主要位于底面四周，同時鑄件的澆口位置8-2有凸出約5mm左右的殘留（鐵墊板的澆口每塊只有一個，位于鐵墊板的長邊一側(cè)，位置固定，為圖示的三個位置的其中任意一個）。鐵墊板的安裝孔8-3中有一些小的毛刺，由沖壓工序處理干凈，作為打磨的抓取位置。兩個夾持手指5-11在抓取鐵墊板時手指伸入鐵墊板的兩個安裝孔中，抓手的定位面5-12靠緊鐵墊板的底面，然后手指張開，抓緊鐵墊板進(jìn)行打磨。

圖9為該發(fā)明打磨機器人對于工件為預(yù)埋鐵座的抓手的結(jié)構(gòu)示意圖一，圖10為該發(fā)明打磨機器人對于工件為預(yù)埋鐵座的抓手的結(jié)構(gòu)示意圖二，圖12為預(yù)埋鐵座的毛刺結(jié)構(gòu)示意圖，參照圖9、10、圖12，打磨機器人的抓手設(shè)置有三個夾持手指5-13，并分別由夾持氣缸5-14驅(qū)動。預(yù)埋鐵座類產(chǎn)品需打磨的毛刺9-1主要位于頭部9-2的T型槽的周邊和中部的合模線9-3處，其中由于中部的合模線9-3處的毛刺9-1位于鑄件的最大輪廓線上，易于清理，為提高機器人的打磨效率，該處毛刺由沖壓工序處理干凈，主要打磨T型槽周邊的毛刺，這樣可以在一次抓取中完成打磨。而三個夾持手指5-13組成一個大的抓取機構(gòu)，目的主要是針對預(yù)埋鐵座類零件尺寸小，批量大的特點，為提高打磨工效而設(shè)計。抓取時以預(yù)埋鐵座產(chǎn)品一體成型的頭部定位面定位，三個夾持手指5-13同時抓緊，對于要求較低的柄部9-4，由于基本可以不做處理，抓手完全讓開，提高了抓取的適應(yīng)性。

圖3為該發(fā)明打磨電主軸的結(jié)構(gòu)示意圖，參照圖3，打磨電主軸6，設(shè)置在打磨機器人5轉(zhuǎn)動工件移動的范圍內(nèi)，其包括電主軸6-1、金剛石磨頭6-2、刀柄6-3、雙工位氣缸6-4，電主軸6-1的底部連接上述雙工位氣缸6-4，并且其末端裝配金剛石磨頭6-2以及刀柄6-3，打磨電主軸的底部設(shè)置有接料小車6-5，其設(shè)置在金剛石磨頭6-2的正下方。根據(jù)不同的打磨工藝以及打磨工件，可以更換不同的金剛石磨頭，主要用于零件內(nèi)控或者內(nèi)控中毛刺的去除，雙工位氣缸的壓力可根據(jù)前端的精密調(diào)壓閥的氣壓值來設(shè)置，但打磨的力偏大時，此電主軸可以相對應(yīng)的浮動，以保護設(shè)備，也防止過磨工件。 圖4為該發(fā)明打磨機的結(jié)構(gòu)示意圖，參照圖4，打磨機7，設(shè)置在打磨機器人5轉(zhuǎn)動工件移動的范圍內(nèi)，其包括旋轉(zhuǎn)軸7-1、金剛石切割片7-2、金剛石砂輪7-3、浮動氣缸7-4、電機7-5，旋轉(zhuǎn)軸7-1橫向設(shè)置并由電機7-5驅(qū)動，其一端裝配金剛石切割片7-2，另一端裝配金剛石砂輪7-3，旋轉(zhuǎn)軸7-1底部連接浮動氣缸7-4，打磨機的金剛石砂輪7-3以及金剛石切割片7-2均裝配設(shè)置有防護罩7-6，打磨機設(shè)置有基座7-7，浮動氣缸7-4、旋轉(zhuǎn)軸7-1以及電機7-5均設(shè)置在基座7-7上。

金剛石砂輪7-3用于工件小毛刺飛邊的研磨，金剛石切割片7-2用于澆冒口和大毛刺的切除，浮動氣缸用于打磨機的浮動，此數(shù)值可以根據(jù)精密調(diào)壓閥來調(diào)節(jié)，一旦打磨力大于設(shè)置的浮動力時，整個設(shè)備除基座外均繞著擺動軸旋轉(zhuǎn)，可以減少對設(shè)備的損壞以及防止零件的去毛刺的過磨，同時設(shè)置壓力傳感器實現(xiàn)力補償，更好的保證了打磨產(chǎn)品的精度，電機帶動同步輪與同步帶使得旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，使得此套設(shè)備運行平穩(wěn)，噪音小。該高速鐵路鋼軌扣件鑄件打磨生產(chǎn)系統(tǒng)，其具體的打磨方法的步驟包括：

（1）上料輥道的視覺識別機器人通過對由上料輥道輸送來的工件照相，識別工件的類別和抓取點，并將工件放到定位工裝臺上進(jìn)行精定位；

（2）打磨機器人從定位工裝臺上抓取精定位后的工件送至打磨電主軸的加工范圍，由裝配有金剛石磨頭的電主軸進(jìn)行打磨；

（3）打磨機器人將工件送至打磨機的加工范圍內(nèi)，分別由金剛石切割片以及金剛石砂輪分別進(jìn)行打磨；

（4）打磨機器人將加工好的工件送至下料輥道的定位工裝臺上；

（5）下料輥道的視覺識別機器人將加工好的位于定位工裝臺上的工件抓取，并送至下料輥道。

其中還，對于工件為鐵墊板，由定位工裝臺上的三個觸發(fā)開關(guān)進(jìn)行判斷，觸發(fā)開關(guān)的位置和鐵墊板上的澆口可能的三個位置一致，當(dāng)?shù)谝淮畏胖描F墊板并觸發(fā)了其中的一個開關(guān)，則可以判斷鐵墊板上的澆口位置，如果三個開關(guān)都未觸發(fā)，視覺識別機器人將產(chǎn)品旋轉(zhuǎn)180度，再次置于定位工裝臺上，必然觸發(fā)其中的一個開關(guān)，則可以判斷鐵墊板上的澆口位置。

高速鐵路鋼軌扣件鑄件打磨生產(chǎn)系統(tǒng)專利目的

《高速鐵路鋼軌扣件鑄件打磨生產(chǎn)系統(tǒng)》解決的技術(shù)問題是提供一種高速鐵路鋼軌扣件鑄件打磨生產(chǎn)系統(tǒng)。

高速鐵路鋼軌扣件鑄件打磨生產(chǎn)系統(tǒng)技術(shù)方案

《高速鐵路鋼軌扣件鑄件打磨生產(chǎn)系統(tǒng)》包括：上料輥道，用于輸送代加工的工件；下料輥道，用于輸送加工完的工件；定位工裝臺，分別配置在上述上料輥道以及上述下料輥道；打磨機器人，其設(shè)置有抓手，將工件由上述上料輥道的定位工裝臺抓起，經(jīng)打磨后將工件放入上述下料輥道的定位工裝臺；打磨電主軸，設(shè)置在上述打磨機器人轉(zhuǎn)動工件移動的范圍內(nèi)，其包括電主軸、金剛石磨頭、刀柄、雙工位氣缸，上述電主軸的底部連接上述雙工位氣缸，并且其末端裝配上述金剛石磨頭以及上述刀柄；打磨機，設(shè)置在上述打磨機器人轉(zhuǎn)動工件移動的范圍內(nèi)，其包括旋轉(zhuǎn)軸、金剛石切割片、金剛石砂輪、浮動氣缸、電機，上述旋轉(zhuǎn)軸橫向設(shè)置并由上述電機驅(qū)動，其一端裝配上述金剛石切割片，另一端裝配上述金剛石砂輪，上述旋轉(zhuǎn)軸底部連接上述浮動氣缸。 進(jìn)一步地，上述上料輥道以及上述下料輥道處均設(shè)置有視覺識別機器人，上述視覺識別機器人能對工件照相以識別產(chǎn)品的類別和抓取點，并將工件放到定位工裝臺上進(jìn)行精定位。

進(jìn)一步地，上述定位工裝臺包括工作臺、支架、定位塊、導(dǎo)向板、關(guān)電對射開關(guān)，上述工作臺由上述支架支撐，其表面固定有上述定位塊，上述定位塊固定設(shè)置上述導(dǎo)向板用以定位工件，上述定位塊設(shè)置上述關(guān)電對射開關(guān)用以檢測是否有工件。進(jìn)一步地，上述定位工裝臺裝配有三個觸發(fā)開關(guān)。進(jìn)一步地，上述打磨電主軸的底部設(shè)置有接料小車，其設(shè)置在上述金剛石磨頭的正下方。進(jìn)一步地，上述打磨機的金剛石砂輪以及金剛石切割片均裝配設(shè)置有防護罩，上述打磨機設(shè)置有基座，上述浮動氣缸、上述旋轉(zhuǎn)軸以及上述電機均設(shè)置在上述基座上。 進(jìn)一步地，上述打磨機器人的抓手設(shè)置有兩個夾持手指，兩個上述夾持手指的最外端面為定位面，兩個上述夾持手指通過裝配的氣缸進(jìn)行開合。進(jìn)一步地，上述打磨機器人的抓手設(shè)置有三個夾持手指，并分別由夾持氣缸驅(qū)動。

高速鐵路鋼軌扣件鑄件打磨生產(chǎn)系統(tǒng)改善效果

1、實現(xiàn)了對產(chǎn)品的自動識別和自動打磨，大大提高了產(chǎn)品的打磨質(zhì)量，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量水平。

2、由于采用了封閉式車間自動上下料，可以實現(xiàn)封閉式的除塵，大大改善了打磨的環(huán)境和人員的安全性。

3、生產(chǎn)效率高，降低了產(chǎn)品成本，提高了產(chǎn)品的市場競爭力。

4、系統(tǒng)操作簡單，通用性好，可以實現(xiàn)多種產(chǎn)品的快速切換。

1.《高速鐵路鋼軌扣件鑄件打磨生產(chǎn)系統(tǒng)》包括：上料輥道，用于輸送代加工的工件；下料輥道，用于輸送加工完的工件；定位工裝臺，分別配置在所述上料輥道以及所述下料輥道；打磨機器人，其設(shè)置有抓手，將工件由所述上料輥道的定位工裝臺抓起，經(jīng)打磨后將工件放入所述下料輥道的定位工裝臺；打磨電主軸，設(shè)置在所述打磨機器人轉(zhuǎn)動工件移動的范圍內(nèi)，其包括電主軸、金剛石磨頭、刀柄、雙工位氣缸，所述電主軸的底部連接所述雙工位氣缸，并且其末端裝配所述金剛石磨頭以及所述刀柄；打磨機，設(shè)置在所述打磨機器人轉(zhuǎn)動工件移動的范圍內(nèi)，其包括旋轉(zhuǎn)軸、金剛石切割片、金剛石砂輪、浮動氣缸、電機，所述旋轉(zhuǎn)軸橫向設(shè)置并由所述電機驅(qū)動，其一端裝配所述金剛石切割片，另一端裝配所述金剛石砂輪，所述旋轉(zhuǎn)軸底部連接所述浮動氣缸。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速鐵路鋼軌扣件鑄件打磨生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述上料輥道以及所述下料輥道處均設(shè)置有視覺識別機器人，所述視覺識別機器人能對工件照相以識別產(chǎn)品的類別和抓取點，并將工件放到定位工裝臺上進(jìn)行精定位。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速鐵路鋼軌扣件鑄件打磨生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述定位工裝臺包括工作臺、支架、定位塊、導(dǎo)向板、關(guān)電對射開關(guān)，所述工作臺由所述支架支撐，其表面固定有所述定位塊，所述定位塊固定設(shè)置所述導(dǎo)向板用以定位工件，所述定位塊設(shè)置所述關(guān)電對射開關(guān)用以檢測是否有工件。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高速鐵路鋼軌扣件鑄件打磨生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述定位工裝臺裝配有三個觸發(fā)開關(guān)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速鐵路鋼軌扣件鑄件打磨生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述打磨電主軸的底部設(shè)置有接料小車，其設(shè)置在所述金剛石磨頭的正下方。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速鐵路鋼軌扣件鑄件打磨生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述打磨機的金剛石砂輪以及金剛石切割片均裝配設(shè)置有防護罩，所述打磨機設(shè)置有基座，所述浮動氣缸、所述旋轉(zhuǎn)軸以及所述電機均設(shè)置在所述基座上。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速鐵路鋼軌扣件鑄件打磨生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述打磨機器人的抓手設(shè)置有兩個夾持手指，兩個所述夾持手指的最外端面為定位面，兩個所述夾持手指通過裝配的氣缸進(jìn)行開合。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速鐵路鋼軌扣件鑄件打磨生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述打磨機器人的抓手設(shè)置有三個夾持手指，并分別由夾持氣缸驅(qū)動。

鑄件有多種分類方法：按其所用金屬材料的不同，分為鑄鋼件、鑄鐵件、鑄銅件、鑄鋁件、鑄鎂件、鑄鋅件、鑄鈦件等。而每類鑄件又可按其化學(xué)成分或金相組織進(jìn)一步分成不同的種類。如鑄鐵件可分為灰鑄鐵件、球墨鑄鐵件、蠕墨鑄鐵件、可鍛鑄鐵件、合金鑄鐵件等；按鑄型成型方法的不同，可以把鑄件分為普通砂型鑄件、金屬型鑄件、壓鑄件、離心鑄件、連續(xù)澆注件、熔模鑄件、陶瓷型鑄件、電渣重熔鑄件、雙金屬鑄件等。其中以普通砂型鑄件應(yīng)用最多，約占全部鑄件產(chǎn)量的80%。而鋁、鎂、鋅等有色金屬鑄件，多是壓鑄件。

用鑄造方法獲得的金屬物件，即把熔煉好的液態(tài)金屬，用澆注、壓射、吸入或其他方法注入預(yù)先準(zhǔn)備好的鑄型中，冷卻后經(jīng)落砂、清理（見鑄件清理）和后處理（見鑄件后處理），所得到的具有一定形狀，尺寸和性能的物件。

鑄件應(yīng)用歷史悠久。古代人們用鑄件作錢幣、祭器、兵器、工具和一些生活用具。近代，鑄件主要用作機器零部件的毛坯，有些精密鑄件，也可直接用作機器的零部件。鑄件在機械產(chǎn)品中占有很大的比重，如拖拉機中，鑄件重量約占整機重量的50～70%，農(nóng)業(yè)機械中占40～70%，機床、內(nèi)燃機等中達(dá)70～90%。各類鑄件中，以機械用的鑄件品種最多，形狀最復(fù)雜，用量也最大，約占鑄件總產(chǎn)量的60%。其次是冶金用的鋼錠模和工程用的管道。

鑄件也與日常生活有密切關(guān)系。例如經(jīng)常使用的門把、門鎖、暖氣片、上下水管道、鐵鍋、煤氣爐架、熨斗等，都是鑄件。