氮氣彈簧零件裝配機構設計

摘? 要：隨著工業的不斷發展，氮氣彈簧的使用越來越多，對于氮氣彈簧的壽命要求也是越來越高，其中氮氣彈簧的密封性是影響氮氣彈簧壽命的主要因素，氮氣彈簧的密封件主要分布在氮氣彈簧柱塞套上。目前氮氣彈簧柱塞套密封件的安裝還是傳統手工安裝，會很大程度上影響氮氣彈簧的密封精度。為提高其精度，本文主要是對柱塞套密封件的自動化裝配機構進行設計。該裝配機構結構簡單，維護方便，具有一定的安全性。

關鍵詞：氮氣彈簧;密封件;自動化

常規的彈性元件結構尺寸較大，使機械零件的尺寸也會變得較大，這樣不僅會增加占地面積還會增加經濟成本。平常的彈性元件有的需要預緊，才會有彈力;有的在工作行程變化的時候會發生彈力不穩定。對于精度要求較高的場合，顯然是不能滿足要求的。所以，需要研究出一款新的具有彈性功能的元件，這種元件要有非常完善的性能，能夠替代常規彈性元件，又有普通彈性元件所不具有的功能，它就是氮氣彈簧。目前，氮氣彈簧的應用廣泛。但氮氣彈簧的組裝采用的還是傳統的安裝方式，這種安裝方式效率低、生產強度大、裝配精度也較低，很難滿足目前的市場需要。現設計氮氣彈簧的自動裝配設備可以彌補以上缺陷。

1氮氣彈簧柱塞套

氮氣彈簧的主要密封件分布在柱塞套上，具有密封和導向功能。

柱塞套安裝密封件的尺寸有：當柱塞尺寸為D=50mm，L1為防塵密封圈安裝尺寸=5.3mm，L2為導向環安裝尺寸=5.6mm，L3為U型密封圈安裝尺寸=7.0mm，L4為O型密封圈安裝尺寸=5.0mm。

2 氮氣彈簧柱塞套隨形夾具設計

夾具選擇仿形擋板固定，確定氮氣彈簧柱塞套的直徑為50mm，夾具的相應尺寸根據柱塞套的直徑定制。

工作原理：主要可以通過氣動系統控制，通過預先設定好的壓力以及通過管路施加到壓板上，由壓板通過彈簧在傳遞給擋板。然后使柱塞套能夠夾緊。

彈簧受到壓縮時，會受到導軌滑動產生的阻力和其它一些阻力。這些阻力的大小約為10N，使夾具擋板能夠來回運動。初始壓力的大小設為20N，彈簧的預計壓縮高度為15mm。

3上料機構

上料機構是將密封件移動到規定位置，并通過壓縮機構將其安裝在柱塞套中。上料機構主要有供料、推送兩個部分組成。密封件通過倉匣到推板通過氣缸將其移動到規定位置再將其脫離。此種設計方案比較簡單設計方便，只需根據密封件的不同尺寸更換倉匣、固定座和推板即可。

上料機構相關尺寸：空氣缸安裝板30×80×5，推料安裝板70×100×5，推料板50×70×5，推料擋板100×5×10，送料板50×20×3，倉夾50×90，螺釘M10×15。

4撐圈機構

柱塞套材料選用的為丁腈橡膠。根據丁腈橡膠的性能參數：彈性模量=6.1N/mm? 泊松比=0.5，判斷出O型圈在變形之后總體積基本不變。

由于 、 已知，當δ為危險值時可以推出O型圈即將進行破壞的最大內徑 和最小截面直徑 。

根據O型密封圈的尺寸大小，確定撐圈機構。上料機構的密封圈通過推板機構將密封圈從倉夾分離后通過滑道送至撐圈機構的卡爪處。將氣缸下移，使卡爪向外展開，達到撐圈的效果。

5壓縮機構

壓縮機構的主要作用是對密封圈進行變形。

壓縮機構中推桿受到的阻力大小主要是由接觸產生的摩擦力造成的，摩擦力的大小可由公式 得出。 為推桿與密封圈間的摩擦系數大約為0.1N，p為推桿使密封圈變形的過程中所受到的平均接觸應力大小約為0.7MPa， 是推桿在密封圈變形的過程中接觸長度20mm， 是密封圈與推桿的接觸高度5mm。

代入數據得出：

根據計算出的摩擦力大小選取氣缸。

6裝配機構

裝配機構選用的是O型密封圈的裝配機構，其工作順序：密封圈在上料機構中分離通過滑道到變形機構，豎直機構下移是密封圈與末端執行器裝配，通過豎直、橫移機構的相互作用使密封圈運動到柱塞套內，通過脫料板是密封圈與裝配機構分離。

7潤滑油自動噴涂

設計出自動潤滑裝置，使潤滑油在其內部更加均勻。在潤滑裝置頭部裝一個紅外裝置，用于檢測與柱塞套的距離。

柱塞套內徑尺寸為30mm，潤滑裝置頭部距離柱塞套的距離為H。需要的高度根據公式：

代入相關數據得H=19.548mm。

8下料機構

下料機構主要由橫移部分、豎直部分和下料夾指組成。它的功能主要是通過各機構相互運動將柱塞套從夾具上取下。

9總裝配機構

由上料機構、變形機構、撐圈機構等組成柱塞套密封件裝配機構。

工作流程：通過夾具對柱塞套進行夾緊，經過電動機控制轉盤轉動到設定好的工位上。安裝O型圈和防塵圈，由上料、撐圈、裝配機構對其進行安裝到柱塞套內。下料是由下料機構將柱塞套從夾具上取下。

10總結

該氮氣彈簧零件裝配機構根據柱塞套密封件傳統安裝方式確定相應的工位。

整個設計機構有如下優缺點：優點①機構設計簡單，制造成本不高。②機構維修方便。③提高產品的質量。④降低人力成本。⑤提高生產者的安全。缺點①運行周期較長。②如果機器的某個機構損壞，機器將不能生產，會影響其運作效率。

參考文獻：

[1]劉永亞.素平.邵振振.氮氣彈簧密封件自動裝配機的設計[J].新型工業化.2018.8（1）：18-23.

[2]王通.氮氣彈簧的結構改進和性能分析[D].昆明：昆明理工大學.2018.

[3]常鐳民.馬金虎.U型渠成型機的設計[J].新型工業化.2017.17（7）：19-22.

作者簡介：楊慧（1979.8.22——），漢族，女，安徽合肥人，碩士研究生，安徽文達信息工程學院 智能制造學院講師，主要研究方向：機械工程F80849DF-0E0D-4572-BCF0-165EECEBDB69