淺談汽車轉向器扭桿壓入工作裝置機械結構設計

于昊

摘要：隨著汽車行業的發展進步，其轉向器扭桿壓入工作裝置的開發和利用越來越重要，能夠減少工人在操作過程中的勞動強度，從而提高汽車在轉向器總成裝配中的生產效率。本文從轉向器扭桿壓入工作裝置機械結構的設計入手，詳細介紹了壓裝裝置、定位裝置、升降裝置的設計。該設計能夠完成規定的動作要求，可以推廣使用。

關鍵詞：汽車轉向器;扭桿;裝置機械

壓裝機也就是常說的壓力裝配機，主要的使用的范圍是在過盈配合的情況下，對零部件進行連接和安裝。壓裝要求抗頂出力和抗扭轉力矩比較高，在對壓裝工件進行鑲嵌時，作為一種重要的裝配工藝，增力自適應技術被廣泛應用于電器產品、汽車配件、通訊產品上。扭桿壓裝機就是其中一類，文中開發的扭桿壓入工作裝置是汽車轉向器裝配流水線上的一臺機電一體化專用自動裝配設備。

一、轉向系統的介紹

（一）傳統機械轉向系統

其優點在于結構簡單、生產成本低。缺點是轉向費力，無法控制轉向的響應特性。該系統主要應用在低檔商用車和乘用車上。

（二）液壓助力轉向系統

其優點在于能夠減輕駕駛人員的勞動強度。缺點是無法改變助力特性，操作的穩定性差，而且增加油耗，液壓系統的工作性能差。該系統主要應用在部分乘用車和絕大多數商用車上，尤其是中重型車輛。

（三）電動助力轉向系統

其優點在于能夠保證汽車在高速行駛時的穩定性，能量損耗和對環境的污染小，即使在發動機熄火的情況下也能提供助力。缺點則是發動機的發電功率和轉向助力具有一定的局限性。該系統主要應用在小型汽車上。

二、扭桿壓入工作裝置的總體方案設計

（一）設計思想

扭桿壓人裝置，吸收了同類產品的結構優點，而且還考慮到操作工人的技術水平、勞動強度、生產效率等多方面因素，采用以氣缸、步進電機等為執行裝置、PLC為核心控制裝置來實時控制、檢測壓裝機在壓裝減震器防塵罩過程中的壓力，達到較高精度裝配的目的。在

（二）確定設計參數

汽車轉向器扭桿壓裝機的主要參數和要求，要以設計理念為依據進行設定，具體如下：

（1）定位板要能夠承受軸向力的要求。（2）夾具定位時的誤差控制范圍在0.1mm以下。（3）在壓裝機立柱的滑動部分，其直線行程的誤差在0.01mm以內。（4）壓裝機在進行重復壓裝的工作過程中，精度控制在0.01mm以內。（5）全部的裝配工作完成后，活塞桿的變形范圍在0.01ram以內。（6）壓裝機的上壓板和下壓板在操作中同時進行。（7）裝配裝置的節拍時間應該控制在15s之內。（8）在整個裝配過程中，零件不能出現被磁化的現象。（9）保證裝配工作中工人的生命安全。

（三）設備加工流程

設備的具體加工流程如下：首先開機運行。其次對電器進行檢測。第三檢測無誤后，對工件進行安裝。第四氣動夾緊。第五確定夾緊的定位是否準確。如果不準確，就要重復第三步到第五步的工序;如果準確，進人下一工序。第六對設備進行安全檢測。第七針對安全檢測的結果，確定是否開展加工工作。如果不允許，就要有報警提示，同時重復第六步和第七步的工序;如果允許，就進入下一工序。第八對機械進行加工，直至所有的加工步驟全部完成為止。

（四）總體方案設計

此方案主要由四個部分組成，分別是機械傳動部分（包括氣動部分）、電器硬件部分（包括操作、顯示部分）、軟件程序系統、檢測系統。其中，機械傳動系統包含了氣動部分，電器硬件系統包括了操作部分和顯示部分。

三、扭桿壓入工作裝置的機械結構設計

扭桿壓入工作裝置的機械結構主要包括壓裝裝置、升降裝置、定位裝置。

（一）壓裝裝置的設計

壓入法裝配的壓裝機一般可分為機械式、氣動式、液壓式、電磁式。其中，機械式壓裝機又可以細分為杠桿、螺旋、齒條三種類型，能夠提供的壓力一般為10KN到10000KN之間。氣動式壓裝機主要在過盈量不大的聯接件上使用，尤其進行大量的、成批的生產中會普遍使用，其壓力一般不會超過50KN。液壓式壓裝機的壓力通常在500KN以上，有時在行程比較短、壓力比較大的重型、大型聯接件使用上，其壓力能夠大于10000KN。而在小批量或者單件生產中，常用來代替大型的壓力機。電磁壓裝機的壓力最小，通常在儀表的裝配上使用。

（二）升降裝置的設計

在步進電機的使用過程中，直尺錐形齒輪自身的減速裝置能夠帶動滾珠絲杠螺母，對定位裝置的位置不斷進行調整，從而裝配不同型號的轉向器。升降裝置采用開環的控制方式，其理論基礎在于，步進電機的輸出轉角與控制器提供的脈沖數呈現出正比關系。所以，一般情況下如果對精確度的要求不高，可以使用步進電機。

（三）定位裝置的設計

全部工件在空間坐標系內都具備6個自由度，要使工件在設備加工中處于正確的位置，就要對這6個自由度進行限制。最終的效果是，保證轉向器扭桿壓裝機在運行時固定不動。定位套和活塞桿之間的定位基面是長圓柱孔，能夠限制活塞桿的4個自由度;定位銷限制了活塞桿的1個自由度。最后一個自由度是轉動，對裝配工作幾乎不產生影響，所以它沒有固定的定位方式。在夾緊方式的選擇上，采用的是氣爪夾緊。移動夾緊塊的作用是調節氣爪在導向軸上的位置，氣爪上的V型塊有利于對不同型號的轉向器扭桿進行夾緊。夾緊裝置的設計原則是作用點盡量靠近工件的被加工部位，因此氣爪在安裝上應該靠近活塞桿的上部。

通過對轉向器扭桿壓裝機的設計分析可知，由于過盈量較小，壓裝力也小，采用氣動式壓裝機能夠降低成本，而且操作比較方便。裝置中的立柱，主要作用是導向和支撐。而壓頭的主要作用則是對減震器的防塵罩進行固定，從而實現壓裝對中。

四、結語

由此可知將扭桿壓人工作裝置應用在汽車轉向器的裝配上，主要的優勢在于能夠在工作生產中減輕工人的勞動強度。另外，該裝置能夠根據操作人員的操作熟練程度來對節拍進行調整，因而具有很好的適應性。也因此，能夠提高生產效率，增加企業經濟效益。

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（作者單位：沈陽金杯恒隆汽車轉向系統有限公司）