Page 67 - 《橡塑技术与装备》2022年7期
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车用制品技术与应用 王发 等·胎胚输送机械手轻量化改造应用
具体怎么改，主要从以下三点着手 ： 3.2 改造可行性分析
（1）由于是旧设备轻量化改造，涉及设备兼容性、 整个升降机构去除导轨、伺服电机、同步带及滑
稳定性等，在没有设计厂家精准设计校核的情况下宜 块等标准件，改造零部件主要是一级伸缩框架、限位
采用原设备的尺寸更换新材料的方式替换，保证生产 座、二级升降机构、牵引带座等，轻量化优化之后主
的连续性运行。 要从以下三个方面进行分析 ：
（2）考虑到是首次尝试，整体更换成本较高，选 （1）重量大幅度减轻 ：原一级伸缩框架及二级升
择设备主体结构进行局部轻量化改造。 降机构材质均为 Q235 碳素钢，材料密度为 7.85 t/m³，
（3）从可控成本及继续推广方面，选择采用与钢 重量分别为 212 kg/182 kg。改造材料为 5052H34 铝
材性能接近、应用场景最多的轻质金属材料 ：铝合金 ； 合金，材料密度为 2.72 t/m³，重量分别为 73 kg/61
胎胚输送机械手主体部分主要分为行走装置、升 kg，一套机械手轻量化总计减重 520 kg，改造后整个
降装置、伸缩装置、抓手装置等四个部分，从以下三 升降机构重量为 476 kg，仅为改造前的 47.75%。
个方面评价改造方向 ： （2） 材 料 与 强 度 方 面 ：原 材 料 为 Q235 碳 素 钢，
（1）结构复杂程度 ：按复杂到简单排序依次为行 屈服强度 235 MPa，抗拉强度为 370 MPa，焊缝强度
走装置（组焊件较多）、抓手装置（圆弧件等不规则件 能达到机体的 100%。改造后为 5052H34 镁铝合金，
较多）、伸缩装置（加工件组装而成）、升降装置，其 屈服强度 180 MPa，抗拉强度最高可达 280 MPa，焊
中升降装置是两级倍速机构，由一级伸缩框架、限位 缝强度能达到机体的 95%。改造后强度减弱，屈服强
座、二级升降机构、牵引带座、导轨等组成，一级伸 度减弱不到 10%，抗拉强度减弱幅度比较小，焊缝强
缩架通过皮带将二级伸缩架带动，二级伸缩架下降速 度同基体强度。
度是一级伸缩架的 2 倍，框架和伸缩机构由钢板折弯 （3）工艺分析 ：原始材料为 Q235 碳素钢，易于
后冲压加强孔形成，结构简单，易于改造后的铝合金 焊接，在钢的体系里，强度较低，但塑性较好。改造
加工成型。 后材料为 5052H34 镁铝合金，在铝合金家族中使用最
（2）更换材料后减重程度 ：胎胚输送机械手总重 普遍，强度适中，延展性极佳。改造后强度减弱，但
达 2 635 kg，分布依次为行走装置 973 kg、升降装置 塑性增强，延展性增强。
998 kg、伸缩装置 422 kg、抓手装置 241 kg，更换铝 结论 ：改造后，整个升降机构的强度存在一定程
合金材料后升降装置预计可减重 520 kg，因此选择改 度的减弱，但是尚在起重设备结构件安全系数最小值
造升降装置。 范围内，同时整体重量大幅度降低，经过减重后，有
（3）零部件组成 ：行走装置中含有的减速电机、 效使执行机构减轻负载，大大提高了行走机构、导向
电缸、主动轮及导轮、电控箱等是不能轻量化改造， 机构的使用寿命 ；经过减重，减少了人员更换配件的
升降装置中除导轨和同步带外其余均可轻量化改造， 频率和时间，从而提高了生产效率。因此，此次的轻
伸缩装置和抓手装置电气件较多且已经有部分零部件 量化改在是可行的，可以试点改造后观察再推广实施。
是铝合金材质，改造空间有限。 3.3 试点机台改造
综上，选定升降机构作为此次轻量化改造试点。 为保证正常生产，试点机台更换安排在停产检修
升降装置示意图如图 2 所示。 时间，经过三天更换及调试，空负荷试车无异常，复
产后带负荷试车运行满足相关运行性能参数，胎胚抓
取输送正常，可以投入生产。
经过一年的运行观测，试点的胎胚输送机械手未
出现损坏和变形状况，从动轮及升降装置等故障由改
造前月均 9.23 h/ 台 /、 7.63 次 / 台降至月均 0.83 h/ 台 /、
0.38 次 / 台（见图 3），远低于其他线，轻量化改造效
果良好，见图 3。
图 2 升降装置示意图
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