带头销钉擒纵机构的设计研究.docx

带头销钉擒纵机构的设计研究张付英( 天津轻工业学院机械工程系, 天津 300222)摘要: 带头销钉的擒纵机构是自动装配生产线上不可缺少的机构。目前生产线上大都采用螺杆、鼓轮、棘轮、凸轮、转臂实现零件的擒纵。 本文介绍一种简单有效的新型机构并从其工作原理和设计 方法上作一分析。关键词: 擒纵机构; 自动装配生产线; 销钉中图法分类号: t h 112. 4文献标识码: a文章编号: 10012456x (1999) 0320040204the study a nd d es ign o n the esca pem ent o f head ed p inzha ng fu- y in g(d ep a r tm en t o f m ech an ica l e ng inee r ing, t ian jin in st itu te o f l igh t indu st ry, t ian jin 300222 c h ina)a bstrac t: it is nece ssa ry fo r au tom a ted a ssem b ling op e ra t io n s to u se th e e scap em en t o f h eadd p in.t h e re a re m any d iffe ren t e scap em en t s in cu r ren t u se and th e m a jo r ity a re de signed m ak ing ue o f sc ro ll, d rum s, ra tch e t s, cam s, t r ip a rm s. in th is p ap e r, th e sim p le bu t effec t ive e scap em en t is dep ic t2 ed in th e p r inc ip le o f p e rfo rm ing and de sign.keywords : e scap em en t; au tom a ted a ssem b ling; h eaded p in在产品的自动装配生产线上, 需要完成各种零件的自动装配工作。带头销钉的擒纵机构就是将销钉按一定的方式, 间歇有序地释放到装配区的机构。目前生产线上带头销钉的擒纵 机构大都采用螺旋机构、凸轮机构、间歇机构和超越机构实现零件的擒纵。 这些擒纵机构零 件的送料和擒纵分别由不同的机构完成, 零件的止动、前移和释放是用不同构件来实现, 构 件的运动型式复杂, 运动的协调性要求严格, 构件数目多、结构复杂、制造困难。 分离零件的动作不平稳, 零件前移时的稳定性难以保证, 有时还会出现零件进给时的阻塞现象, 机构的 效率较低。 本文介绍的擒纵机构能独立地完成销钉的进给和擒纵。 采用变位齿轮机构实现 零件的擒纵, 对零件的操作平稳, 零件的止动、前移和释放通过一个扇形板来完成。具有构件 数目少、结构紧凑、适用面广、便于加工、传动效率和运动精度高等特点。1 带头销钉擒纵机构的工作原理如图 1 所示, 它是通过齿轮机构1 和扇形板来实现销钉的释放和停歇的。机构由送料装 收稿日期: 1999201202第 3 期张付英: 带头销钉擒纵机构的设计研究41置 (送料滑槽)、驱动装置 (气缸、双侧齿条) 和执行装置 (齿轮, 扇形板) 三大部分组成。首先大头向上的零件自送料滑槽连续进给, 驱动装置作往复直线运动。 驱动装置采用气缸, 结构简 单紧凑, 操作方便, 动作灵活, 运动精度高, 工作可靠。 动作执行是通过变位齿轮与齿条的啮 合带动扇形板的旋转来实现的。与气缸活塞杆相连的双侧齿条, 分别与固定在送料滑槽两侧 的齿轮啮合, 每个齿轮同轴分别装有扇形板。 扇形板沿轴向的高度, 刚好使它通过送料滑槽两侧的长方孔与零件体接触。长方孔的大小应保证扇形板的顺利旋转, 其位置应保证扇形板 旋转带动零件移动时, 不会使零件发生倾覆。图 1 正常位置图 1 所示的零件处于正常位置。此时扇形板将不断进给的排头零件挡住, 处于自由状态的后续零件因前移受阻而停滞。图 2 所示为活塞杆刚伸出时的工作状态。双侧齿条左移, 与 之相啮合的两个齿轮带动扇形板分别以图 2 所示箭头方向转动, 使排头零件放松, 后续零件随连续送料前移并推动排头零件向前移动一距离 ; 同时, 后续零件由于扇形板的另一段圆 弧 1 阻挡停止前移, 而排头零件因无后续零件的推进暂时停滞; 当扇形板继续转过一定角度后, 它在将排头零件抛进装配区的同时, 又可靠地挡住第二个零件, 如图 3 所示。 相反, 活塞杆缩回时, 扇形板按图 4 所示方向转过一定角度后, 将第二个零件放开, 使其在惯性力作 用下冲向转动的扇形板; 扇形板继续转到图 1 位置时, 第二个零件恰巧处于排头零件的正常 1994-2013 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. 42天津轻工业学院学报1999 年 7 月位置, 然后进行下一个循环。图 2 开始释放位置图 3零件被释放2擒纵机构的结构设计该机构的主要结构参数是: 两齿轮的中心距 a 和齿条的行程 s 及工作长度 l。齿轮的 中心距 a 与扇形板的结构尺寸和零件释放及停歇的位置有关; 齿条的行程取决于销钉的结构尺寸和擒纵机构的生产率。 齿条的工作 长度取决于扇形板的工作弧 段 和 齿 轮 的 参数; 为便于分析, 下面通过具体零件来分析机 构的结构设计过程。设带头的销钉的结构尺寸如图 5 所示,擒纵机构的送料速度为 3 000 件h。 则完成图 4 气缸返回位置一个零件循环所需时间 t= 3 600= 1. 2 s。3 0002. 1两齿轮的中心距 a设扇形板的最大圆弧为 r m ax、最小圆弧r m in; 凹进圆弧 0; 止动圆弧 1; o1、o2 分别为图 5 零件尺寸图两齿轮的中心; o3、o4 为正常位置时排头和后续零件的中心; o、o分别为活塞杆刚伸出时排3 4头和后续零件的中心。2. 1. 1排头零件在正常位置和释放位置时如图 1 所示, 正常位置时, 排头零件与两齿轮的中心处于一条直线上, 扇形板可靠挡住排头零件 ( 接触点在 a点) 的同时, 又没有与后续零件相碰。 而排头零件释放后, 如图 3 所a - br m ax a ; 2r m in + d = a。 其中: a 两齿轮的中心示, 两扇形板不能干涉。 即满足222距; d 销钉直径; 且在直角三角形 o3 o1a 中有: 1994-2013 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. 第 3 期张付英: 带头销钉擒纵机构的设计研究4322dar 2( )m ax +=1222. 1. 2排头零件刚被释放时如图 2 所示, 排头零件刚被释放时, 后续零件和排头零件都向前移动了一距离 ; 后续 零件由于受阻使送料停滞 ( 在 b 点与扇形板接触)。 为排头零件刚被释放时, 后续零件距两齿轮中心线的距离。 且= a tg (2)223ad2 +=r m ax +(3)22根据后续零件平衡时的受力情况求得 = 39. 83; 联立 ( 1)、( 2)、( 3) 求得中心距 a = 48 mm ;r m ax = 22. 25 mm ; = 20. 01 mm ; r m in = 15 mm 。 扇形板的凹进圆弧段 0 所对的圆心角 可通过下列关系式求解:= + oo1a + a rc tg (2a )(4)(5) (6)3= a - oo1a = a rc tg (d 2r m ax )3a 两销钉的中心距; 将数值代入 (4)、(5)、(6) 式得= 72。为保证排头零件释放的同时, 第二个零件被可靠挡住, 则圆弧 1 所对的圆心角; 为了减少扇形板的非工作弧的长度, 取= 100; 扇形板锁住弧半径应与释放零件的 半径相等。 其具体结构如图 1 所示。2. 2齿条的行程和工作长度齿条的行程就是气缸活塞的行程。 应根据扇形板工作时的旋转角度范围选择。 查气缸 的产品样本, 选行程 s = 18 mm , 则齿条的行程 s = 18 mm ; 假设气缸往返行程速度一致, 根据开式齿轮的强度计算2, 求得齿轮的模数 m = 2 mm ; 为使结构紧凑, 提高齿轮的弯曲强度, 取齿数 z = 14 的变位齿轮。 齿条的工作长度根据扇形板的工作弧段求得: l= 44 mm 。3结论此机构与目前其它机构相比具有以下特点: ( 1)结构简单, 安装方便, 反应快捷, 工作可靠; 能够独立地完成销钉的进给和装配工作。 提高了装配的生产率。 (2)本擒纵机构采用扇形板的不同弧段同时实现零件的释放和停歇。构件数目少, 提高了机构的运动精度。通过适当改变扇形板的结构尺寸可适用于其它尺寸的类似零件。(3)动作执行是通过变位齿轮和齿条的啮合来实现的, 提高了零件前移时的稳定性, 减少了冲击和噪声。而且结构紧凑,耐磨损。参考文献:1