活塞氣環裝配機的方案設計與研究

　　摘 要： 本文分析了活塞氣環裝配機必須具備的功能，提出了活塞氣環執行機構、傳動機構、傳送機構的設計方案，針對設計過程中須克服的問題提出了相應的檢測方案予以解決，確定了主要機構的設計方案。
　　關鍵詞： 活塞氣環裝配機 功能性分析 設計方案
　　1.引言
　　活塞氣環裝配機的功能性分析和方案設計研究是活塞氣環裝配機成功研制的最重要環節。活塞氣環在裝配過程中有許多需要注意的重要環節，在裝配運行后，活塞氣環返修總結涉及活塞環在裝配中出現的系列問題，都需要在這一環節予以考慮和解決，這樣有利于保障與提高活塞氣環裝配機的可靠性、穩定性及裝配效率。
　　2.活塞氣環裝配機的功能性分析
　　根據活塞氣環裝配的要點，以及幾種典型活塞氣環裝配機的應用分析，結合所需研制的活塞氣環裝配機的具體要求，進行活塞氣環裝配機的功能性分析：（1）實現兩道氣環的裝配，實現多品種、多規格活塞氣環的自動裝配裝；（2）在一定程度上解決活塞氣環裝配的擴張過程中出現的扭曲或翹曲變形問題；（3）解決活塞氣環裝配的擴張過程中出現的斷裂問題；（4）活塞氣環裝配時避免活塞被活塞氣環切邊或劃傷［１］。
　　3.方案設計
　　3.1執行機構的方案設計。
　　需要解決的問題：（1）解決活塞氣環在擴張過程中容易出現的斷裂、扭曲或翹曲變形問題；（2）目前的活塞氣環半自動裝配裝置，由于機構設計的缺陷性，裝配時間周期過長，裝配效率較低，活塞氣環在送料過程中出現卡環現象，導致公司投入成本加大，因此在設計過程中需要解決提高活塞氣環的裝配效率和降低投入成本的問題；（3）解決裝配產品單一導致投入成本加大問題［2］。
　　為了克服以上幾點缺陷，經比較多種執行機構的設計方案，最終確定方案如圖1所示。
　　設計的裝配頭應為能將活塞頂部罩住的套裝裝配頭，用來解決活塞被活塞氣環切邊或劃傷的問題；為使活塞氣環裝入時不會撐得較開造成應力值過大，活塞氣環張開直徑應在活塞氣環允許范圍內，裝配頭設計應有一定錐度，與料柱連接在一起，利用推筒將活塞氣環緩慢推至裝配頭的裝配位，這樣，以后在裝配過程中只需要將推筒推動一個活塞氣環厚度的距離，就能裝配一個活塞氣環。根據活塞及其活塞氣環的尺寸設計不同產品的料柱和裝配頭，用來解決一臺設備能裝配多種產品的問題和一臺設備能同時裝配兩道活塞氣環的問題［3］。
　　這樣就能徹底解決活塞氣環由于瞬間擴張而出現的斷裂問題，同時裝配效率大大提高，也不存在卡環的隱患；在裝配過程中，料柱上的多個活塞氣環在推力的作用下相互作用，不易發生扭曲和翹曲變形。
　　3.2傳動機構及傳送機構的方案設計。
　　需要解決的問題：（1）活塞氣環的環高量較小，只有1.2mm左右，這就對傳動的精度要求比較高；（2）在傳送過程中，傳送的誤差會引起最終實際的行程量有所偏差（偏小），導致裝配多個活塞氣環過后，偏差逐漸累加可能影響到活塞氣環的裝配，導致某一個或多個活塞裝配不到活塞氣環的問題［4］；（3）活塞的抓取問題，以及傳送過程中活塞氣環裝配到位的檢測問題；（4）活塞在傳送過程中的定位問題，以及在傳送過程中活塞的傳送到位問題；（5）活塞的傳動效率問題，由于活塞在傳動過程中占用的時間較長，在設計過程中要盡量減少傳動中的傳動動作節約傳動時間，提高傳動效率。
　　為了克服以上問題，經比較多種動力傳動機構、傳送機構的設計方案，最終確定采取伺服電機—同步帶—滾珠絲杠的動力傳動方式，采取如圖2的傳送方案。
　　通過行程氣缸、升降氣缸、機械手實現活塞的抓取與傳送，這種傳送方式解決了活塞氣環的定位問題、抓取問題，并且結構簡單、美觀，傳動效率較高。
　　采用聚氨酯材料的柔性部件與氣動手指聯結，實現柔性接觸，避免剛性接觸產生劃痕；通過活塞定位夾具實現活塞的定位；通過機電結合的方式解決活塞的裝配到位和活塞傳送到位問題：在托盤的斜上方設置光電傳感器檢測活塞傳送到位，設置激光傳感器檢測活塞氣環裝配到位［5］。
　　4.結語
　　在對活塞氣環裝配機的功能性分析和方案設計研究過程中，遇到了一些機械方法解決不了的問題，通過合理的檢測手段和方法，采取機電結合的方式予以解決，確定了主要機構的設計方案，為后一步活塞氣環柔性裝配系統的具體設計奠定了基礎，具有非常重要的工程意義。
　　參考文獻：
　　［1］閆瑞濤，郝春艷，楊樹全.談活塞氣環安裝方法［J］.農機使用與維修，2003（4）：51.
　　［2］羅宏.活塞氣環的自動裝配機.中國，200520010578.1［P］.2006-12-6.
　　［3］馮辛安.機械制造裝備設計［M］.機械工業出版社，2005.12.
　　［4］羅宏，趙軍，熊中林.自動裝環機的儲料/裝配裝置.中國，200820099387.0［P］.2009-4-1.
　　［5］葛文藝.機電一體化技術的發展與應用探討［J］.煤炭技術，2008，9（6）：34-3