汽車空調壓縮機偏心銷垂直度和高度自動檢測設備研究

於在文

摘要：本文根據汽車空調壓縮機中偏心銷裝配精度要求和外形特征，設計了一種偏心銷垂直度和高度自動檢測設備，包括全自動上料機構、工裝板頂升臺、夾抱定位機構、移栽機構和吸油管壓裝機構。此自動壓裝設備應用于冰箱壓縮機曲軸吸油管裝配，極大地提高了生產效率和裝配精度，具有較高的經濟和社會效益。

關鍵詞：壓縮機;偏心銷;垂直度;高度;自動檢測設備

1.引言

渦旋式壓縮機因其具有容積效率高、運行可靠、零部件少、噪聲低等優點、被廣泛應用于制冷和空調領域汽車中[1]。渦旋式壓縮機最重要的零部件是偏心主軸和渦盤，為節省加工成本和降低后期維護難度，二者之間常常使用偏心銷連接。但在實際生產中，偏心銷的安裝精度往往成為影響主軸和渦盤使用壽命的主要因素。這是因為偏心銷與偏心主軸端面之間的垂直度和偏心銷高度精度較低時，會引起渦盤運轉失穩，導致壓縮機無法穩定運轉，降低壓縮機使用壽命[2]。故為保證偏心銷裝配質量，往往需要裝配后進行垂直度和高度檢測。現階段偏心銷的檢測方法主要是檢測人員手工持量具測量，這種方法不僅費時費力，而且長時間的檢測工作容易使檢測人員疲勞，無法保證測量準確，使不合格品流入下道工序[3]。

綜上所述，為降低檢測人員勞動強度和提高檢測效率，需要一種自動檢測裝置來檢測偏心銷垂直度和高度，并在出現不合格品時可以自動標記。故本文以汽車空調壓縮機為主要研究對象，設計了一種偏心銷垂直度和高度自動檢測設備，保證了偏心銷檢測效率和質量。

2.偏心銷裝配時所存在的問題

2.1 偏心銷的裝配技術要求

偏心銷中軸線與偏心主軸端面垂直度要求為A mm;偏心銷上端面至曲軸上端面距離為B mm，公差要求為±b mm。安裝前偏心銷中軸線和偏心主軸端面保持垂直，保證偏心銷和偏心主軸表面潔凈無污物。

2.2 偏心銷的傳統檢測方式

偏心銷的傳統檢測方式采用人工持量具測量的方式，出現不合格品后，人工將不合格產品挑出，并進行調整。

2.3 傳統檢測方式存在的問題

偏心銷的檢測主要靠檢測人員視覺，不僅檢測準確程度比較依賴檢測人員熟練程度，而且長時間工作后檢測人員易疲勞，影響測量準確度，使不合格工件流入下道工序，對整件產品質量產生不良影響。

3. 偏心銷垂直度和高度自動檢測設備總體設計方案

3.1 設計原則

為實現偏心銷垂直度和高度的自動檢測，自動檢測設備應滿足以下要求：

（1） 保證產品從生產線移載到檢測機構后的準確定位。準確的初始定位是自動檢測設備最基本的要求，為垂直度和高度檢測劃定了基準。

（2） 保證測量過程的全自動化。自動檢測設備應避免人工參與，全自動進行測量工作。

（3） 保證測量精度準確無誤。自動檢測設備在工作時應將合格品和不合格品準確分類，并進行標記。

3.2 工藝方案設計

汽車空調壓縮機偏心銷垂直度和高度自動檢測設備完成偏心銷裝配精度檢測需要4個檢測流程：工裝板頂升、上料移載、接料定位和偏心銷檢測。每個工藝流程均設計了專門的機構來實現其功能。

3.3 總體設計方案

根據檢測需要和工藝流程優化分析，上述工藝動作需設計自動化機構來完成。偏心銷垂直度和高度自動檢測設備裝配總圖如圖1所示。偏心銷垂直度和高度自動檢測設備主要由主機架1、防護罩2、舉升機構3、上料移載機構4、接料定位機構5、偏心銷檢測機構6以及電氣控制系統等組成。其中主機架起支撐作用，呈框架結構;防護罩由鋁型材構成支架，外裝玻璃，起保護作用;舉升機構位于流水線中心，工作時將流水線上的定位工裝板頂升并定位;上料移載機構將待檢測工件從定位工裝板移載至接料定位機構;接料定位機構接到待檢測工件后，先進行工件角度調整和夾抱定位，再將工件移載至偏心銷檢測機構;偏心銷檢測機構包括垂直度檢測和高度檢測，主要運用測量表筆接觸到工件時所發生的位移來判斷工件裝配精度是否合格。

4.偏心銷垂直度和高度自動檢測設備主要機構的設計

4.1 舉升機構

舉升機構中的舉升氣缸通過活塞連接桿與舉升板連接，起到了支撐整個托盤的作用，依靠分布在舉升板四角的導桿保證舉升板在升起狀態下能夠保持水平。舉升板上設有定位銷，舉升板一側設有防回彈機構，另一側設有阻擋氣缸，當流水線帶著工裝板運轉至本工位時，在工裝板前進方向進行阻擋;當工裝板撞擊到阻擋氣缸后會產生回彈，通過防回彈機構將工裝板回彈限位。

4.2 上料移載機構

上料移載機構由移載氣缸、升降氣缸、夾取機構以及各類安裝板和附件組成。上料移載機構工作時，夾取機構將待檢測工件夾持后，升降氣缸升起，同時移載氣缸帶動上述部分開始移載。經過直線導軌導正和限位裝置限位后，各氣缸按照預先設定的程序將待檢測工件準確放入接料定位機構中。

4.3 接料定位機構

接料定位機構由工件角度調整機構、工件定位機構、移載機構組成。該機構工作時，工件角度調整機構先將待檢測工件推至預先設定的角度，后移載機構將待檢測工件推至檢測的準確位置。

4.4 偏心銷檢測機構

偏心銷檢測機構包括垂直度檢測裝置和高度檢測裝置。垂直度檢測之前，預先設置測量基準和公差范圍。測量時，四個角度和高度不同的垂直度測量表筆與偏心銷四周接觸，記錄測量表筆產生的位移數據，并與測量基準進行比對，計算出實際公差，從而判斷垂直度精度是否在公差范圍內。高度檢測原理與垂直度檢測相類似，在測量之前預先設置高度基準和上下偏差范圍，測量時高度測量表筆與偏心銷上端面接觸，記錄測量表筆產生的位移數據，并與高度基準進行比對，計算出高度偏差，從而判斷高度精度是否在偏差范圍內。

5.偏心銷垂直度和高度自動檢測設備控制系統的設計

5.1 氣動系統設計

偏心銷垂直度和高度自動檢測設備的氣動壓力設定為0.5 MPa，氣動系統由氣缸、節流閥、減壓閥、電磁閥等元器件組成。車間氣源引入至自動檢測設備系統后，電磁閥控制氣缸運動，實現自動檢測控制。

5.2 控制系統設

偏心銷垂直度和高度自動檢測設備采用獨立電氣系統的設計，可實現手動和自動工作，同時設計有急停按鈕和防護罩等保護裝置。

6. 結論

針對現階段汽車空調壓縮機生產線上偏心銷垂直度和高度檢測需人工完成的現狀，本研究設計了一種偏心銷垂直度和高度自動檢測設備。在實際生產中的結果表明，該自動檢測設備檢測效率高，精度高，自動化程度高，可行性和可靠性良好，維護成本低，節約了大量人力成本，為企業生產提供了一定的經濟和社會效益，具有較大的推廣價值。

參考文獻

[1]馮健美， 屈宗長. 渦旋壓縮機的發展優勢和關鍵技術[J]. 中國機械工程， 2002（19）： 6， 92-94.

[2]李偉. 影響渦旋式空調壓縮機裝配質量的關鍵技術[J]. 科技創新導報， 2017， 14（13）： 80-81.

[3]梁寶英， 武熙， 王永清，等. 汽車變速箱前殼體襯套自動壓裝機設計分析[J]. 機械設計與研究， 2020， 36（5）： 189-192， 197.

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[5]汽車空調壓縮機振動特征實驗研究及其抑制方法[J]. 萬騰，王剛，王文靜，袁洪印，周記國.??壓縮機技術.?2019（06）

[6]汽車空調壓縮機制冷技術及工作能力試驗研究[J]. 萬騰，王文靜，李武成，王剛，施繼紅，劉闖.??壓縮機技術.?2020（01）