机油冷却器自动装备线压紧工位装备设计

1、第一章 引 言随着汽车工业的发展，发动机的转速和功率不断提高，热负荷也越来越大，对发动机润滑系统的可靠性提出了更高的要求。而机油的温度是影响可靠性最主要的因素之一。机油温度过高，其粘度和稳定性显著下降，氧化变质加剧，机油的压力偏低，润滑性能显著下降，这容易造成烧瓦轴、烧曲轴、缸套拉伤等故障。因此，为控制发动机机油的温度，保证各部件可靠而有效的润滑，当机油的温度超过一定值时，就应该使用一定的装置使其降低到合理的范围，机油冷却器就是用来对发动机润滑用机油进行冷却的装置，它可以保持发动机工作状态下可靠的润滑，降低发动机零部件的磨损，提高其工作可靠性和寿命，同时由于润滑性能得到保证，也就间接地降低了发

2、动机本体的制造精度，所以机油冷却器对车载发动机来说是必不可少的配套装置。目前，圆盘式机油冷却器由于其结构紧凑、冷却效果好得到广泛应用，市场需求不断增加，预计今年扬州通洋机油冷却器有限公司产量将达到40万件。冷却器中有一个芯子总成，它由多层空心圆盘状散热片组成，各层之间有一层水隔板，他们交替地堆叠起来并通过钎焊焊接在一起。芯子总成与冷却器下壳之间也是以钎焊实现连接与密封的。各层散热片的空心部分由两根上下串通的孔道相连，一个圆孔，一个方孔，分别作为进、出油孔，机油通过这两根管道在芯子总成内部流动，而水在芯子总成与冷却器外壳之间的空腔循环。二者是完全隔开的，这样就实现了机油和水的热交换。1.1课题的

3、来源、意义课题的来源本课题是扬州通洋机油冷却器厂的委托项目。该厂现有采用的是人工装配。在芯子总成装配中，工人仅用一面一孔定位（套筒固定散热片中心孔），周向定位完全是靠人工调整，最后用长销，利用散热片的圆孔矫正定位。然后再由另外一名工人拿到压力机上，加压块和螺母（机油冷却器的中心孔内插有一底部联结一圆盘的长销，长销的另一端加工有螺纹，垫入一块压块后，旋入螺母），按动气动按钮对机油冷却器进行预紧，然后手工拔除长销，再加压保压，手工旋紧螺母，最后通过按钮松开冷却器。可以看出整个装配过程显得很复杂，而且都离不开人的应变性，智能性。基于市场的需求，要扩大生产规模，因此扬州通洋机油冷却器厂委托李益民老师设

4、计一套自动装配线，来提高生产率，降低生产成本，保证产品质量，减轻工人的劳动强度。 课题的意义本项目的创新之处在于采用机电气一体化的自动化技术来解决制约机油冷却器产品质量和产量提高的装配工艺的瓶颈，实现由人工装配向自动化装配的转变。目前机油冷却器自动装配线的研制开发在国内同类型生产企业尚属首次。随着我国现代化进程的加快，汽车工业得到了迅猛的发展，扬州市的汽车工业已成为扬州多个优势产业中的一个，我市的水箱、油箱、活塞环等在业内具有一定优势，目前扬州正努力成为全国乃至世界的汽车零部件基地。而机油冷却器可以保持发动机工作状态下可靠的润滑。提高其工作可靠性和寿命，降低发动机本体的制造精度，对于车载发动机

5、来说是必不可少的配套装置。圆盘机油冷却器由于其结构及性能的优势，在机油冷却器市场中的需求越来越大。通过本项目的研制开发，促进圆盘机油冷却器产品制造企业的制造装备的技术进步，降低产品的制造成本，保证产品的装配质量，提高产品的装配工作效率从而提高产品的质量和生产率。以适应企业扩大生产规模，及时应对国内外客户的订货需求。因此本项目的实施对企业的发展、技术进步及创造良好的经济效益与社会效益都具有十分重要的意义，同时也对扬州努力成为全国乃至世界的汽车零部件基地起到推动作用。第二章 总体方案设计2.1机油冷却器自动装配线的设计要求厂方要求装配线的总长不超过5米，装配线要达到单班（8小时）日产1200件以上

6、。完成单件装配平均耗时 :因此装配线的任何工位耗时都不得超过24秒。这就要求本设计要达到紧凑的结构和较高的装配效率的统一，在设计中，我们要充分地考虑装配质量、效率和成本。2.2装配方案设计装配工艺分析与确定本课题的难点在于产品结构比较复杂（详见图2-1机油冷却器爆炸图），机油冷却器的自动化装配，由于受其组成零件的不同类型及形状限制，很难实现其全部零件的全部自动化装配。由图可知装配过程中大量重复性动作主要集中在水隔板焊片（铜片）、水隔板、散热片的交替装配上。在本设计开始之前，芯子总成的手工装配效率很低，主要是由于散热片、水隔板、以及铜片的数量比较多（分别为11、12和24片），每层装配都要保证位

7、置精确，并且不能装错数量和顺序，否则产品会不合格。这是多次的重复劳动，耗时很大。因此该工位可以通过机械手交替装配实现自动化。上下盖和上下外壳的装配量很小（各为1片），而且结构不利于机械手的抓取，因此采用人工装配。水隔板焊片（铜片）、水隔板、散热片的交替装配在实现自动化装配的时候要考虑到如何更好的实现机械手的抓取。因为铜片面积小，中间多孔，无法用真空吸盘抓取；又因为铜片很薄，质量轻，不易于磁吸盘分料抓取。所以我们在设计前打算对水隔板结构进行适应性改造，取消了水隔板与散热片之间的24层铜片钎料，采用复合材料（水隔板两面镀铜），或用事先由另外一个工序将水隔板图2-1机油冷却器爆炸示意图和两面铜片焊合

8、的水隔片总成取而代之。这样就可实现对水隔片总成和散热片的机械手自动装配。又考虑到每个工位不得超过24秒，而装配零件数又很多，我们决定把机械装配工位设计为两个机械手工步，以达到减少工时的目的。水隔片总成和散热片都为薄片形状零件，其自动装配通过机械手动作实现。由于水隔片总成零件表面积不大，故考虑采用磁盘式机械手装配；而对于散热片零件，其表面积较大，可采用吸盘式机械手装配。这两个零件的装配顺序通过可编程控制器来控制。在机油冷却器装配完成主要所有零件的装配后，需要对机油冷却器进行压紧，然后再夹紧，完成零件的最后装配。现有的人工装配时该工序是通过螺旋夹紧，即把机油冷却器通过中心孔套在一个中间插有长销（长

9、销的另一端加工有螺纹）的底座上，垫入一块压块后，按下气动压头开关，在压头压紧冷却器时手工旋入螺母进行夹紧。现在自动化装配线上，为了有利于实现装配自动化，节约装配时间，以及保证装配的可靠性和稳定性，我们通过压力机来实现机油冷却器的自动压力夹紧。装配线传送方案的比较与确定：按照自动装配的要求，装配机（线）的结构可设计为圆盘回转式、直进式和矩形环转式。方案一：回转式结构较简单，定位精度易于保证，装配工位少，适用于装配零件数量少的中小型部件和产品，基础件可连续传送或间歇传送。但是在本装配中，我们还有两个手工工位，它不宜与手动装配一起组合装配。且占地面积较大，也不可驻料工作，工时较长。可行性差。方案二：

10、直进式，直进式包括非同步直进式和同步直进式。非同步直进式装配工位数不受限制，调整较灵活，基础件间歇传送。适用于自由节拍、装配工序复杂、手工装配与自动装配相组合的装配线上。同步直进式的每个工位的生产节拍是同步的，相对自由性较小。本案例要用随行夹具定位，并且解决随行夹具的返回装置。这里随行夹具在压紧工位的卸与之后的自动上装是难点较大的设计。可行。方案三：矩形环转式，拥有直进式的优点，占地面积大，可以两组装配线同时工作，节省工时。并且无需设计随行夹具的返回装置，只要一个换向装置。可行。 厂方要求占地面积较小，生产线不得超过5米，基于厂方的意见与分析我们采用同步直进式装配线。2.3 总体方案的确定结合以上对机油冷却器的装配工艺的分析，机油冷却器自动装配线的装配工序和装配方法为：图2-2装配线流程图第一工位：这一工位是在随行夹具到位后人工放上底座、下盖、下盒以及铜焊丝，并可能在底座和下盖间放上一张石棉纸，以防止入炉焊接过程中夹具体损伤下盖表面。第二工位：这一工位使用两个机械手装配散热片和水隔片总成。其中散热片用吸盘式，水隔板用电磁式机械手。二者交替动作，进行芯子总成的装配