中間總成裝配機(jī)的設(shè)計(jì)

楊廣明 白紫山 蔣佩巖 溫海深

摘要：本文就中間總成扇葉容易損壞、裝配精度要求高的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出了一個(gè)高精度繞中心旋轉(zhuǎn)的壓頭和夾爪的組合機(jī)構(gòu)，保證中間總成和定位銷(xiāo)安裝到位以及中間總成的扇葉不被損壞。卡簧裝配通過(guò)撐開(kāi)、定位、移栽機(jī)構(gòu)智能組合，模仿人工裝配的過(guò)程，完成卡簧的裝配，且具有自動(dòng)監(jiān)測(cè)卡簧安裝到位功能。

關(guān)鍵詞：中間總成裝配;卡簧裝配;高精度; 自動(dòng)化設(shè)備

1.前言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，小汽車(chē)成了每個(gè)家庭的必備的交通工具。國(guó)家提倡的綠色出行，節(jié)能減排，成了汽車(chē)行業(yè)重點(diǎn)發(fā)展的方向。渦輪增壓器應(yīng)聲而生，它是利用汽車(chē)尾氣作為動(dòng)力，既增加了汽車(chē)的扭矩和功率又減少了對(duì)環(huán)境的污染。在汽車(chē)行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。汽車(chē)生產(chǎn)的質(zhì)量要求比較高，都需要自動(dòng)完成裝配，盡量排除人工裝配對(duì)產(chǎn)品的影響。特別是中間總成，零件上有很多的扇葉，很薄，強(qiáng)度很低，如果人工裝配，很難保證扇葉不受損傷。中間總成裝配機(jī)就是其中一個(gè)比較關(guān)鍵的設(shè)備，來(lái)完成中間總成與壓殼的自動(dòng)裝配。

2.總體設(shè)計(jì)

需要裝配的工件有中間總成、卡簧、壓殼，裝配關(guān)系如圖1。壓殼下面有密封圈，在裝配時(shí)密封圈有很大的阻力，而且特別容易損壞，因此需要增加潤(rùn)滑去減小摩擦系數(shù)。另外，中間總成與壓殼之間有定位銷(xiāo)連接，定位銷(xiāo)與銷(xiāo)孔只有0.05mm的間隙，設(shè)備的精度需要很高。卡簧裝配在中間總成法蘭下和壓殼的孔里，空間較小，需要設(shè)備的裝配機(jī)構(gòu)提別緊湊。

? ? 中間總成裝配機(jī)主要由夾取壓緊機(jī)構(gòu)、卡簧裝配機(jī)構(gòu)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、輔助定位壓緊機(jī)構(gòu)、舉升機(jī)構(gòu)、托盤(pán)等組成，見(jiàn)圖2。這套設(shè)備能夠準(zhǔn)確的完成裝配工作，并且通過(guò)對(duì)壓力和位移的監(jiān)控，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)裝配質(zhì)量的控制。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

? ?夾取壓緊機(jī)構(gòu)主要完成的功能是把中間總成從托盤(pán)的夾具里取出，放到壓殼中心孔里。夾取機(jī)構(gòu)的夾爪有高精度的定心功能，通過(guò)調(diào)試，使夾爪的中心與壓殼的中心一致。垂直方向移動(dòng)使用的是伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，能夠保證運(yùn)行穩(wěn)定、位置準(zhǔn)確，保證工件順利的裝配到位。但是，由于壓殼沒(méi)有周向準(zhǔn)確的定位結(jié)構(gòu)，使中間總成下面的定位銷(xiāo)無(wú)法準(zhǔn)確的放入孔內(nèi)，而且特別容易損傷到壓殼，因此，增加了一套伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的播桿機(jī)構(gòu)，撥動(dòng)中間總成，使定位銷(xiāo)滑入孔內(nèi)，撥動(dòng)時(shí)，夾爪需要張開(kāi)，壓緊機(jī)構(gòu)的力越小越好，至少保證要小于5N的力，以防止撥動(dòng)時(shí)，損傷壓殼或者無(wú)法撥動(dòng)中間總成。

卡簧裝配機(jī)構(gòu)的功能主要是在中間總成裝配到壓殼里后，完成卡簧的安裝。卡簧裝配機(jī)構(gòu)主要分4個(gè)部分，分別是卡簧定位機(jī)構(gòu)、卡簧撐開(kāi)機(jī)構(gòu)、垂直移載機(jī)構(gòu)、水平移載機(jī)構(gòu)。卡簧定位是整個(gè)卡簧裝配過(guò)程中的關(guān)鍵步驟，如果定位不準(zhǔn)，后面的工作將無(wú)法實(shí)現(xiàn)。卡簧定位是通過(guò)對(duì)卡簧的開(kāi)口部分進(jìn)行仿形定位。當(dāng)卡簧定位夾爪張開(kāi)時(shí)，由于卡簧的彈力，卡簧腿部會(huì)貼緊卡簧夾爪壁上，使定位可靠而準(zhǔn)確（如圖3）。卡簧定位后，卡簧撐開(kāi)機(jī)構(gòu)的撥銷(xiāo)能夠順利的插入到卡簧的孔中，使卡簧直徑縮小，縮小后的卡簧不再是一個(gè)圓，需要移載機(jī)構(gòu)的配合，直到可以放入壓殼的中心孔里。

輔助定位壓緊機(jī)構(gòu)是為了提高卡簧裝配的成功率而增加的。它是卡簧裝配機(jī)構(gòu)輔助機(jī)構(gòu)，通過(guò)一個(gè)V型板靠緊卡簧的外徑，使卡簧開(kāi)口部分頂?shù)娇ɑ啥ㄎ粖A爪的小平面上，從而形成了一個(gè)V型加平面的定位結(jié)構(gòu)，使卡簧準(zhǔn)確的定心 。當(dāng)卡簧裝配機(jī)構(gòu)夾持卡簧往壓殼的卡簧槽里放的時(shí)候，由于卡簧厚度太薄，卡簧有時(shí)會(huì)翹起來(lái)，卡簧爪部分雖然裝到位了，但卡簧后部還在槽外面， 造成不良品。因此就這個(gè)問(wèn)題，增加了輔助壓緊的機(jī)構(gòu)，將卡簧后部翹起的部分壓平，這樣，大大的增加了裝配的合格率。

潤(rùn)滑系統(tǒng)采用的是點(diǎn)潤(rùn)滑方式，再配合夾取壓緊機(jī)構(gòu)的伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)中間總成，就能夠?qū)γ芊馊Φ囊恢苓M(jìn)行均勻的潤(rùn)滑。潤(rùn)滑時(shí)，潤(rùn)滑針嘴對(duì)準(zhǔn)中間總成的密封圈的下沿進(jìn)行潤(rùn)滑，這個(gè)位置裝配的時(shí)候與壓殼直接接觸，磨損最嚴(yán)重。潤(rùn)滑后壓裝力要減小20%左右。很大程度上防止了密封圈的破損。潤(rùn)滑系統(tǒng)通過(guò)調(diào)整充氣壓力和時(shí)間能夠準(zhǔn)確的控制出油量。保證密封圈上只有薄薄的一層，不會(huì)有多余的油脂留到壓殼里。

舉升機(jī)構(gòu)完成舉升定位的功能。舉升機(jī)構(gòu)頂板上有兩個(gè)高精度的定位銷(xiāo)，能夠準(zhǔn)確的定位托盤(pán)，使壓頭和托盤(pán)工件的位置保證同心。舉升機(jī)構(gòu)頂板下面有四個(gè)卸載塊，承受壓機(jī)的壓力，提高設(shè)備的剛性和穩(wěn)定性，保證設(shè)備的壓裝位移，使卡簧檢測(cè)可靠。

3.動(dòng)作過(guò)程：

托盤(pán)到位，舉升機(jī)構(gòu)舉升起托盤(pán)，卸載氣缸伸出，使卸載塊頂住托盤(pán)，舉升氣缸縮回，托盤(pán)定位完成。夾取壓緊機(jī)構(gòu)夾起中間總成移到壓殼中心孔的上方，涂油機(jī)構(gòu)伸出，與密封圈的下邊緣距離0.3mm的位置，夾取壓緊機(jī)構(gòu)的伺服電機(jī)開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，使密封圈一周都能涂到均勻的潤(rùn)滑油脂，潤(rùn)滑完成后，涂油機(jī)構(gòu)回到初始位置。夾取夾爪將涂好油脂的中間總成放入到壓殼的中心孔里，當(dāng)中間總成的法蘭接觸到壓殼的導(dǎo)向孔時(shí)，夾爪松開(kāi)，壓頭的撥桿撥動(dòng)中間總成轉(zhuǎn)動(dòng)，使定位銷(xiāo)滑到壓殼的定位銷(xiāo)孔內(nèi)，位移傳感器伸出檢測(cè)中間總成法蘭面的高度，來(lái)確認(rèn)定位銷(xiāo)裝入孔內(nèi)，檢測(cè)高度合格后。壓頭繼續(xù)向下移動(dòng)，壓住中間總成的上法蘭面，直到密封圈壓入到壓殼的孔內(nèi)。壓頭保持住此位置，卡簧裝配機(jī)構(gòu)開(kāi)始裝配卡簧。卡簧撐開(kāi)夾爪和卡簧輔助定位機(jī)構(gòu)伸出，將卡簧定位，卡簧裝配機(jī)構(gòu)的撥桿插入到卡簧的小孔里，將卡簧直徑縮小到小于壓殼中心孔直徑，將卡簧放入到壓殼孔內(nèi)，但不松開(kāi)，輔助壓緊機(jī)構(gòu)壓住卡簧的中間部分，使卡簧貼到中間總成的上法蘭面上，然后打開(kāi)卡簧裝配機(jī)構(gòu)的撥桿，使卡簧最終被裝到壓殼的卡簧槽內(nèi)。位移傳感器輸出，檢測(cè)卡簧的高度位置，合格后，各個(gè)機(jī)構(gòu)按照一定的順序回到初始位置，裝配完成。

4.總結(jié)

中間總成裝配機(jī)是一臺(tái)全自動(dòng)的設(shè)備，能夠準(zhǔn)確可靠的實(shí)現(xiàn)裝配功能，能夠保證做出的產(chǎn)品合格率達(dá)到99.9%以上。用戶(hù)已經(jīng)投入生產(chǎn)，實(shí)踐證明設(shè)備生產(chǎn)效率高，裝配質(zhì)量好。大大提高了企業(yè)的生產(chǎn)能力和競(jìng)爭(zhēng)力，符合社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展要求。但在設(shè)計(jì)上還需要進(jìn)一步優(yōu)化，降低成本。

參考文獻(xiàn)：

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3.機(jī)床夾具 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?主編：盛錫松 ? ? ? ? ? ? ? ?機(jī)械工業(yè)出版社出

作者簡(jiǎn)介：楊廣明，男，1976年，從事機(jī)械設(shè)計(jì)工作，工程師。