自動化螺絲安裝機的設計

王子平++陳輝++聶榮臻

摘 要結合企業生產實際需求，設計了一臺自動化螺絲安裝機，可進行編制程序實現螺絲自動安裝，提高了工作效率，減少了人工投入，適用于中小批量多品種的產品生產。

【關鍵詞】自動化；螺絲安裝機；設計

在機械裝配過程中，螺紋緊固連接的應用非常廣泛，消耗了企業的大部分人力資源。以家電、家具裝配環節為例，螺紋連接所消耗的人力和工時可以達到整個生產線消耗總量的1/4到一半以上。電動工具的廣泛應用，雖然減少了工人的勞動強度和安裝工時，但人力投入并未削減，沒能從根本上解決企業的投入問題。而日益增加的勞動力成本，以及大量簡單重復勞動給工人帶來的心理壓力更增加了企業的負擔。因此，筆者結合實際生產需求，綜合考慮企業需要，設計了自動化螺絲安裝機，滿足中小批量多品種的螺絲自動安裝。

1 自動化螺絲安裝機的機械結構及工作過程

自動化螺絲安裝機主要由螺絲儲存分揀機構、螺絲定位導向裝置等構成，如圖1所示。

自動化螺絲安裝機利用坐標點進行程序編制或系統“記憶”螺絲孔位的方法完成螺絲孔位的輸入，系統通過步進電機和同步帶操作，使螺絲槍移動到待加工的位置，螺絲儲存在圖中1的位置，通過分揀，螺絲被送入吹出口2，隨后在壓縮空氣的作用下，螺絲沿導管被吹入導向裝置3，經3定位導向后，氣缸4將螺絲槍5壓緊在工件表面待攻絲位置或待安裝緊固螺絲的位置，然后螺絲槍5帶動螺絲旋轉直到攻絲完成或緊固完成，隨后螺絲槍進入下一個工作位置，如此循環，完成設定工作。

2 自動化螺絲安裝機的設計原理

自動化螺絲安裝機設計采用坐標點編程方式，使螺絲按照預設軌跡在各類塑料件、木制品件進行自攻絲螺絲的安裝，也可廣泛用于各類金屬件的螺絲安裝，提高工作效率。

2.1 吹氣式送料機構

傳統的螺絲送料機構一般采用電磁吸取或真空吸取兩種方式。這兩種螺絲吸取方式都存在定位不正的現象，導致后面攻絲和緊固過程中容易發生攻絲孔不正、螺絲卡住等問題，需要人工干預修正后方能重新投入生產，嚴重影響正常生產進度，造成損失。

自動化螺絲安裝機采用吹氣方式送料并配合導向裝置，螺絲在壓縮空氣的作用下被吹入導向裝置中，利用導向裝置引導螺絲擺正，再進行攻絲和緊固，避免了定位不正、卡住等問題的發生。

2.2 編程器預設螺絲運動軌跡

傳統的螺絲自動安裝設備，多半只能沿固定軌跡移動，而且移動軌跡一般為直線，對于形狀復雜的安裝形式，難以實現，大大限制了機器的使用范圍。

自動化螺絲安裝機增加了手持式編程操作器，采用坐標點編程方式輸入程序，使螺絲按照預定軌跡進行安裝，可以實現如各類多邊形、圓形、曲線等復雜形狀的螺絲安裝，也可實現按照如文字、圖案等圖形的螺絲安裝，大大提高安裝機的實用性和應用范圍。

2.3 坐標點編程，程序可“記憶”。

傳統的自動安裝設備在進行螺絲的安裝和緊固時，通常有兩種形式：一種是類似鉆模板的方式進行安裝，即一臺設備只能對應同一個零件，雖然加工效率高，但適應性很差，一旦產品改型必須重新定做模版，不符合現代柔性化制造的要求，而且造成浪費；另一種是編程式定位安裝的方式，這種方式要求對操作者有較高的技術水平，掌握了相關編程指令，這種方式有一定的適應性，但對操作者要求較高，需要企業投入一定的培訓，造成成本增加。

自動化螺絲安裝機兼具了兩者的優點，規避了相關缺點。自動化螺絲安裝機采用氣動方式輔以導向裝置實現螺絲定位，采用坐標點編程方式實現螺絲安裝路徑變化。考慮到操作者的水平和能力，編程方式采用的是坐標點值輸入的方式，降低了操作難度，而編程設備設計的“記憶”功能，可以進行程序記憶，讓設備自主“學習”，“記憶”加工點位代替編程過程，降低操作難度，減少人工投入，提高工作效率。”

綜合來看，研究利用吹氣送料方式進行螺絲安裝，實現螺絲的自動安裝與緊固，解決了在螺絲安裝過程中必須投入大量人力的問題，降低了企業生產成本，減少了生產工時的消耗，提高了企業的生產效率，為企業節約成本，使企業獲得更大收益。

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作者簡介

王子平，現供職于江蘇聯合職業技術學院常州劉國鈞分院副教授。主要研究方向為數控加工技術。

作者單位

江蘇聯合職業技術學院常州劉國鈞分院 江蘇省常州市 213025