〇 引言

小齿轮铸铝件广泛应用于汽车、航空等行业，相对 于其它加工成形工艺，压铸是制造小齿轮的一种高效 成形方法。在压铸生产过程中，由于模具动定模装配 误差、浇道、排气设计不合理及各种注射条件与参数设 置非最佳等原因，造成压铸件在分型面、型芯配合边缘 及浇注口处出现毛刺。因此 ，毛刺的存在是压铸件最 常见的问题，这会对零件的装配精度、使用 要 求 、设备 运行安全等方面产生不良的影响。针对结构小巧 又复杂的小齿轮招铸件，企业去毛刺方法主要是手工 去毛刺，借用挫刀、砂 纸 、钢刷 、放大镜等工具完成， 劳动强度大，生 产 效 率 低 ，质量难保证;而现有的工业 机器人、热能、光能、电能、化 学能等方法却又存在不同 程度的适应范围和局限性，很难同时实现高效率、高质 量和低成本的毛刺去除效果。寻找一种效率高、可 靠性高、成本低、适合小齿轮铸铝件结构的去毛刺方法 成为必需。

本文设计了一种用于小齿轮招压铸件自动去毛刺 机 ，能实现自动上料、夹紧 、去毛刺、下 料 等加工过程， 有效去除铸铝小齿轮的齿间及端面毛刺，提高生产效率 ，降低劳动强度，且 设 备结构简单，成 本 低 ，体 积 小 ， 易于维护。

1 小齿轮铸铝件概述

上海某金属制品公司接受一批铝合金小齿轮加工 订 单 ，完 成 订 单 的 时 间 紧 、任 务 重 、产 品 质 量 要 求 高 。 小齿轮铸铝件的实体结构如图1 所 示 ，齿 数 为 2 0 齿 ， 由于最大端面为分型面，小齿轮铸件多个轮齿间存在 鸭蹼状的碎片，轮齿的边缘存在飞边毛刺，齿轮端面的 四个加强筋上存在四处浇注口毛刺。加 工 初 期 ，公司 采用人工去毛刺，去毛刺的顺序为:先用齿间锉刀去掉 各齿间鸭蹼状的毛刺及轮齿边缘飞边毛刺，再用端面 锉刀去除端面浇注口毛刺，最后用砂纸抛光，毛刷清理 碎屑 。但 是 ，在实际去毛刺过程中，由于轮齿间鸭蹼状 碎片具有较好的韧性，导致齿间挫后碎片毛刺翻转粘 连在轮齿外边缘，进行端面挫时，碎片毛刺又翻转回轮 齿 间 ，不易去除，费时费力，返修率较高，增加小齿轮的 生产成本。

为提高加工效率，首先应考虑如何减少毛刺的生 成及毛刺生成的位置，其次从加工效率方面考虑去毛 刺的方法及设备工具。由于压铸生产工艺及齿轮结构 要求在订单中已确定，生产率的提高只有改善去毛刺 的方法。

2 去毛刺机总体结构设计及工作原理

小齿轮铸铝件除毛刺机 结 构 如 图 2 所示^全要 包括支撑架、带传动夹具，磨具 、磨具支架、限位杆、滑 动杆、曲柄机构、电 机 等 部 件 ，夹具的 侧面设董有弹性 砂纸。其 J：作过程如下:把小齿轮铸铝件放在倾斜槽 中，在童力作用下小齿轮铸招件自行滑到倾斜槽的下 端 ;按 下 启 动 开 关 ，电 机 M 1、M2 、M3 开 始 工 作 ，电机 M l带动曲柄 机 构 工 作 ，实 现 磨 具 左 右 运 动 ，电 机 M2 ^带动传动带夹具逆时针运行，电 机 M3 带 动 磨 具 旋 转 ； 当传动带夹具运行到右端时自动张开，夹具上的圆柱 杆插人倾斜槽底端的小齿轮铸铝件中心孔中，拾起小 齿 轮 ，后续的小翁轮在重力作用下自行滑到倾斜槽下 端;随着传送带的运行，夹具 逐 渐 加 紧 小 齿 轮 ，实 现 ft 动上料、夹紧。当小齿轮通过磨具时，小齿轮先在磨具 两端设置的圓锥形磨具作用下调整轮齿位置,实现小 齿轮与磨具完全啮合，左右移动的磨具对小齿轮铸铝 件脅间的毛刺进行打磨_，转动的磨具撞动小齿轮旋转, 小齿轮端面在夹具侧面设置的弹性砂纸作用下实现端 面毛刺的去除，实 现 齿 间 毛 刺 与 端 面 毛 刺 同 时 去 除 。 当打磨好的小齿轮运行到传送带的左端时，夹具张开, 小齿轮在童力作用卞脱落，党成小齿轮铸铝件的去毛 刺工作。

3 主要零部件的结构设计

总体结构祖对零部件细节的描述不够详细，下面 针对_ 要部件的设计进行补充说明。 3 .1 夹具机构 夹 具 结 构 如 图 3 所 示 ，夹具通过螺栓固定在传送 带上，夹 具 上 设 置 有 圆 柱 杆 及 半 圆 柱 形 的 弹 性 砂 纸 传动带运动方向如图中箭头所示，夹具在传送带的左右两端自动张开，在右端张开时，圆柱杆穿过小齿轮铸 件的中心孔，拾 起 小齿轮铸件。当夹具通过右端的传 动 轮 后 自 动 夹 紧 小 #轮 ，通过磨具时，弹性砂纸对旋转 的小齿轮端面进行打磨。夹具运行到传送带左端时自 动松开打磨好的小齿轮。

3 . 2 打磨机构

打磨机 构 如 图 4 所 示 ，磨 具 4 包括中间圆柱形磨 具 4 . 1 和 两 端 为 圆 锥 形 磨 具 4. 2 , 圆锥形磨具生要调 整小齿轮铸件与磨具之间的位置，实现小齿轮铸件与 圆柱形磨具4.1 有效啮合。磨 具 支 撑 架 6 包括支，撑杆 6.1 及曲柄滑块6.3 ，两者通过圆柱形铰链6.2 联接在. 一 起 。磨具在接触小齿轮铸件或脱离小齿轮铸件后， 支 撑 杆 6.1 落 在 图 1 所 示 的 限 位 杆 7 I 避免磨具与 夹具碰撞。

3 . 3 曲柄机构

为保证曲柄机构运行时的稳定性，在满足I 作行 卷及|作行輕速比系数的情况下应实现最大压力角最 小 ，曲柄机构的结构如图, 5 所 示 。假设:曲柄长度为 « ，连 杆 长 度 为 6 ,机 构 偏 心 距 为 e，极 位 角 为 行 程 速 比系数为夂，曲柄转角为外X 作行程 为 //，机构在两个 极 限 位 查 的 歴 力 角 为 叫 和 a 2 ，滑块行进中压力角为 a 。

则曲柄机构工作行程

取 滑 块 行 程 速 比 系 数 = 1.2 ，滑 块 工 作 行 程 孖 = 100mm。 采 用 PTO / E5 . 0 中自上而下的设计方法，基于 运动骨架模型，在 “工具”菜单中添加关系式来驱动运 动 骨 架模型尺寸，并 进 入 “机 构 ”模 块 进 行 运 动 学 仿 真 ，然后对骨架模型中的参数进行优化分析和选取，从 中找出合适的参数，满足工作行程及工作行程速比系 数确定的情况下实现最大压力角最小[S_9]。根据上述 方法计算获得优化后的机构尺寸为0 = 16.4 。，《= 4 8 .4 mm，6 = 100mm， e = 21.6 mm，优化后的最 大 压 力 角 为 25.06°。 根 据获得的 《、6 、 e 三个参数可实现去毛刺机 的曲柄机构设计。

4 试验分析

试验去毛刺结果达到需求效果，如 图 6 所 示 ，去毛 刺 速 度 可 实 现 每 分 钟 1 0 个 ，1 0 倍于人工去毛刺的速 度 ，有效降低生产成本。试验中发现，传送带的运行速 度、磨具的旋转速度、曲柄机构的运行速度这三个速度 选择一定要协调才能保证磨具与小齿轮铸件的良好啮 合 ，也 就 是 说 选 择 合 适 的 M l、 M 2、 M 3 电机参 数 ，或通 过速度控制器调节电机的旋转速度。前一种方法成本 低 ，但在设计传动机构时要注意结构尺寸与电机的速 度相协调；后一种方法需要添加电机的速度控制器，成 本相对较高。

5 结束语

压铸成型是一种高效的机械零件生产方式，在机 械工业生产中的比重逐年增加，铸件的去毛刺方法仍 是压铸行业中的关注焦点，针对铸件的结构特点及毛 刺类型设计相应的处理设备与工艺是提高生产效率的 关键 。本文可以看出：根据小齿轮铸铝件结构特征及 毛刺的分布特点，再结合齿轮啮合传动方式，开发相应 的去毛刺设备。试 验 证 明 ，该设备能有效去除小齿轮 铸铝件齿间与端面毛刺，提高生 产 效 率 。且设备结构 简单，成本低，体 积 小 ，易于 维 护 。这为其它铸件去毛 刺机设计提供参考。