一種全自動螺釘彈墊套裝機的研發與應用

摘 要：柴油機裝配生產線需要大量使用螺釘套裝墊片合件，人工套裝螺釘彈墊效率低、工人勞動強度大。為了解決這個問題研發了一種全自動螺釘彈墊套裝機，該設備可實現每小時套裝3500件螺釘套裝墊片合件，效率高、經濟實用。

關鍵詞：螺釘彈墊；套裝機；全自動；姿態調整；振動盤

中圖分類號：TQ560.5 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）14-0234-01

引 言

我公司在柴油機制造過程中大量使用螺釘加彈簧墊圈進行裝配，彈簧墊片的套裝數量大，裝配工人勞動強度大、效率低，影響裝配速度。為了快速準確的進行螺釘墊片的自動裝配，研發了該款全自動螺釘墊片套裝機。

1 螺釘彈墊套裝機的工作原理

電磁振動盤是一種自動組裝或自動加工機械的輔助送料設備。它能把各種產品有序地排列出來，配合自動組裝設備將產品各個部位組裝起來成為完整的一個產品，或者配合自動加工機械完成對工件的加工。

該設備通過電磁振動盤將螺釘單個排列輸送并進行姿態調整，然后通過滑道輸送到螺釘配送盤。墊片通過墊片振動盤裝置將墊片單個輸送并保持特定姿態將墊片通過輸送軌道輸送到配送盤套裝工位。螺釘和墊片在配送工位套裝后隨著配送盤的旋轉利用切線軌道完成下線。由于該機可以制作成適應不同規格螺釘的機構，下面以M10螺釘彈墊的套裝進行介紹。

1.1 螺釘震動送料機構

通過電磁振動盤將螺釘進行分揀。將批量螺釘放入振動盤內，開啟振動盤，螺釘隨著振動盤的高頻振動將螺釘通過螺旋槽進行提升并輸送到螺釘輸送軌道前端。

1.2 螺釘姿態調整及輸送

電磁振動盤將螺釘輸送到螺釘輸送軌道前端后，通過軌道前端缺口，將正確姿態（螺釘頭朝向振動盤）的螺釘送入螺釘滑道。多余的和姿態錯誤的螺釘通過滑道前端的缺口重新掉入振動盤進入下一輪輸送。螺釘進入滑道后由振動盤傳遞的震動和自重驅動螺釘沿著軌道輸送，最后到達配送盤配送工位。

1.3 彈墊震動送料機構

彈墊的分揀也是利用電磁振動盤將彈墊進行分揀。與螺釘分揀不同的是在電磁振動盤螺旋軌道的出口設置了節流口。節流口的作用是保證一次只能通過一個彈墊，其余彈墊墜落到下層螺旋軌道繼續輸送，為墊片的姿態調整做準備。

1.4 彈墊的姿態調整及輸送

為了使套裝裝置能夠將墊片準確無誤的套裝在螺釘上，需要在墊片在輸送時就將墊片調整到套裝姿態并保持姿態。彈墊既不能疊加也不能轉動。通過對墊片結構的分析，在經過多次試驗最后設計出了彈墊姿態調整及輸送裝置。該裝置利用彈墊兩側高度差，設計了帶臺階的輸送軌道，彈墊在軌道內開口側高于軌道面卡在軌道上端面的缺口處以保證彈墊在軌道中不能發生旋轉，軌道的高度只能允許單個彈墊進入保證了彈墊在運輸中不會疊加。由于軌道口的導向軌道制作的比較窄，來不及進入軌道而擁擠在軌道口的彈墊墊片通過擠推而掉入振動盤。進入軌道的彈墊在振動盤的振動力驅使下在軌道中滑動，最后到達螺釘彈墊套裝工位（見圖1～4）。

1.5 螺釘墊片套裝裝置

套裝裝置由螺釘配送盤、螺釘狀態保護欄、套裝工位和螺釘合件下線工位組成。

配送盤圓周十二等分加工出圓形槽孔（以M10螺釘為例為？準10）用來豎直放置螺釘。為了可以套裝長度不同的螺釘，中間旋轉軸制成空心結構，通過手柄調整拉動軸心的螺栓，螺栓連接旋轉盤可以使旋轉盤升降。在螺釘軌道末端通過配送盤的旋轉軌道上的螺釘進入卡槽。螺釘隨著配送盤的旋轉將其輸送到套裝工位，剩余軌道的螺釘留在軌道上，等待下一個卡槽。為了保護螺釘不會在配送盤上旋轉時掉落，在螺釘輸送側圓弧邊緣設置了弧形保護欄，保證螺釘不會掉落且一直處于垂直狀態以便進行順利的套裝。螺釘到達套裝工位后和處于套裝工位的彈簧墊片（軌道傾斜20°）進行套裝，套裝后隨著配送盤螺釘的旋轉將彈簧墊片由墊片軌道進行輸送。墊片軌道末端做成與配送盤相切的形狀使螺釘彈墊合件順利從配送盤下線，并在下線后在軌道滑移，依靠自重將彈墊套到螺釘根部，最后合件掉入零件收集箱。該配送盤上下可以調節，通過調節配送盤的高度可以適應長度在20～80mm的螺釘。

2 機床的控制

此設備主要通過兩個振動盤的調節器配合完成螺栓、墊片的控制。通過全波/半波切換開關進行震幅的調整，速度旋鈕順時針方向調節振幅變大，反之變小。電氣控制盒連接振動盤電氣插頭，接通電源，打開開關，緩慢轉動電位器，逐漸達到需要的送料數量即可。最后要注意的是在開機前一定要將電位器調至最低值，以免損壞控制器中的可控硅。配送盤驅動電機功率低僅4W，通過調節轉速（5r/min），可實現3500件/h的套裝速度。配送盤轉速低安全節能。

3 機床的特點及應用效果

該機床具有以下顯著特點：

（1）設備部件少，成本低；

（2）套裝準確度高，速度快，適合大批量使用螺釘彈墊合件的場合；

（3）柔性好，可以適應不同長度規格的螺釘；

（4）通過改變軌道和配送盤尺寸可以實現大多數種類螺釘彈墊的套裝；

（5）配送盤轉速低、功率小安全可靠；

（6）電氣控制部分簡單易操作。

這個設備已經成功投入到我公司柴油機裝配線的使用中，每小時可自動套裝3500套螺釘彈墊合件，替代了2～3人的勞動，減輕了生產工人的勞動強度，提高了勞動生產率。生產車間對該設備評價很高。

參考文獻

[1]濮良貴，繼明剛.機械設計（第八版）.北京：高等教育出版社，2006，5.

[2]胡 兵.電磁振動盤的應用探討.現代制造，2016（6）：36～37.

收稿日期：2018-4-14

作者簡介：衡紅星（1991-），男，助理工程師，工學學士，畢業于山西農業大學，機械設計制造及其自動化專業，主要研究方向為機械設備的維修與改造。