中間總成裝配機的設計

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，設計出了一個高精度繞中心旋轉的壓頭和夾爪的組合機構，保證中間總成和定位銷安裝到位以及中間總成的扇葉不被損壞?？ɑ裳b配通過撐開、定位、移栽機構智能組合，模仿人工裝配的過程，完成卡簧的裝配，且具有自動監測卡簧安裝到位功能。

關鍵詞：中間總成裝配;卡簧裝配;高精度; 自動化設備

1.前言

隨著我國經濟的快速發展，小汽車成了每個家庭的必備的交通工具。國家提倡的綠色出行，節能減排，成了汽車行業重點發展的方向。渦輪增壓器應聲而生，它是利用汽車尾氣作為動力，既增加了汽車的扭矩和功率又減少了對環境的污染。在汽車行業中得到了廣泛的應用。汽車生產的質量要求比較高，都需要自動完成裝配，盡量排除人工裝配對產品的影響。特別是中間總成，零件上有很多的扇葉，很薄，強度很低，如果人工裝配，很難保證扇葉不受損傷。中間總成裝配機就是其中一個比較關鍵的設備，來完成中間總成與壓殼的自動裝配。

2.總體設計

需要裝配的工件有中間總成、卡簧、壓殼，裝配關系如圖1。壓殼下面有密封圈，在裝配時密封圈有很大的阻力，而且特別容易損壞，因此需要增加潤滑去減小摩擦系數。另外，中間總成與壓殼之間有定位銷連接，定位銷與銷孔只有0.05mm的間隙，設備的精度需要很高?？ɑ裳b配在中間總成法蘭下和壓殼的孔里，空間較小，需要設備的裝配機構提別緊湊。

? ? 中間總成裝配機主要由夾取壓緊機構、卡簧裝配機構、潤滑系統、輔助定位壓緊機構、舉升機構、托盤等組成，見圖2。這套設備能夠準確的完成裝配工作，并且通過對壓力和位移的監控，來實現對裝配質量的控制。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

? ?夾取壓緊機構主要完成的功能是把中間總成從托盤的夾具里取出，放到壓殼中心孔里。夾取機構的夾爪有高精度的定心功能，通過調試，使夾爪的中心與壓殼的中心一致。垂直方向移動使用的是伺服電機驅動，能夠保證運行穩定、位置準確，保證工件順利的裝配到位。但是，由于壓殼沒有周向準確的定位結構，使中間總成下面的定位銷無法準確的放入孔內，而且特別容易損傷到壓殼，因此，增加了一套伺服電機驅動的播桿機構，撥動中間總成，使定位銷滑入孔內，撥動時，夾爪需要張開，壓緊機構的力越小越好，至少保證要小于5N的力，以防止撥動時，損傷壓殼或者無法撥動中間總成。

卡簧裝配機構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?？ɑ裳b配機構主要分4個部分，分別是卡簧定位機構、卡簧撐開機構、垂直移載機構、水平移載機構。卡簧定位是整個卡簧裝配過程中的關鍵步驟，如果定位不準，后面的工作將無法實現?？ɑ啥ㄎ皇峭ㄟ^對卡簧的開口部分進行仿形定位。當卡簧定位夾爪張開時，由于卡簧的彈力，卡簧腿部會貼緊卡簧夾爪壁上，使定位可靠而準確（如圖3）?？ɑ啥ㄎ缓?，卡簧撐開機構的撥銷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圓，需要移載機構的配合，直到可以放入壓殼的中心孔里。

輔助定位壓緊機構是為了提高卡簧裝配的成功率而增加的。它是卡簧裝配機構輔助機構，通過一個V型板靠緊卡簧的外徑，使卡簧開口部分頂到卡簧定位夾爪的小平面上，從而形成了一個V型加平面的定位結構，使卡簧準確的定心 。當卡簧裝配機構夾持卡簧往壓殼的卡簧槽里放的時候，由于卡簧厚度太薄，卡簧有時會翹起來，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。因此就這個問題，增加了輔助壓緊的機構，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。

潤滑系統采用的是點潤滑方式，再配合夾取壓緊機構的伺服電機旋轉中間總成，就能夠對密封圈的一周進行均勻的潤滑。潤滑時，潤滑針嘴對準中間總成的密封圈的下沿進行潤滑，這個位置裝配的時候與壓殼直接接觸，磨損最嚴重。潤滑后壓裝力要減小20%左右。很大程度上防止了密封圈的破損。潤滑系統通過調整充氣壓力和時間能夠準確的控制出油量。保證密封圈上只有薄薄的一層，不會有多余的油脂留到壓殼里。

舉升機構完成舉升定位的功能。舉升機構頂板上有兩個高精度的定位銷，能夠準確的定位托盤，使壓頭和托盤工件的位置保證同心。舉升機構頂板下面有四個卸載塊，承受壓機的壓力，提高設備的剛性和穩定性，保證設備的壓裝位移，使卡簧檢測可靠。

3.動作過程：

托盤到位，舉升機構舉升起托盤，卸載氣缸伸出，使卸載塊頂住托盤，舉升氣缸縮回，托盤定位完成。夾取壓緊機構夾起中間總成移到壓殼中心孔的上方，涂油機構伸出，與密封圈的下邊緣距離0.3mm的位置，夾取壓緊機構的伺服電機開始旋轉，使密封圈一周都能涂到均勻的潤滑油脂，潤滑完成后，涂油機構回到初始位置。夾取夾爪將涂好油脂的中間總成放入到壓殼的中心孔里，當中間總成的法蘭接觸到壓殼的導向孔時，夾爪松開，壓頭的撥桿撥動中間總成轉動，使定位銷滑到壓殼的定位銷孔內，位移傳感器伸出檢測中間總成法蘭面的高度，來確認定位銷裝入孔內，檢測高度合格后。壓頭繼續向下移動，壓住中間總成的上法蘭面，直到密封圈壓入到壓殼的孔內。壓頭保持住此位置，卡簧裝配機構開始裝配卡簧?？ɑ蓳伍_夾爪和卡簧輔助定位機構伸出，將卡簧定位，卡簧裝配機構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，但不松開，輔助壓緊機構壓住卡簧的中間部分，使卡簧貼到中間總成的上法蘭面上，然后打開卡簧裝配機構的撥桿，使卡簧最終被裝到壓殼的卡簧槽內。位移傳感器輸出，檢測卡簧的高度位置，合格后，各個機構按照一定的順序回到初始位置，裝配完成。

4.總結

中間總成裝配機是一臺全自動的設備，能夠準確可靠的實現裝配功能，能夠保證做出的產品合格率達到99.9%以上。用戶已經投入生產，實踐證明設備生產效率高，裝配質量好。大大提高了企業的生產能力和競爭力，符合社會生產力的發展要求。但在設計上還需要進一步優化，降低成本。

參考文獻：

1.機械工程及自動化簡明設計手冊 ? ?主編：葉偉昌 副主編：陳遼軍 ?機械工業出版社出版

2.機械設計手冊 ? ? ? ? ? ? ? ? ? 《機械設計手冊》編委會 ? ? ?機械工業出版社出

3.機床夾具 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?主編：盛錫松 ? ? ? ? ? ? ? ?機械工業出版社出

作者簡介：楊廣明，男，1976年，從事機械設計工作，工程師。