【活塞销自动安装设备结构方案设计案例6100字】

活塞销自动安装设备结构方案设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u20003活塞销自动安装设备结构方案设计案例 1109541.1活塞销自动安装设备整体结构设计 15471.2活塞精准上料兼加热装置 2210191.3活塞销推压兼自动上料装置 4180071.4连杆自动上料兼对准设备 8191091.5支撑架与支撑箱结构设计 11129011.6活塞销自动安装设备运行流程图 121.1活塞销自动安装设备整体结构设计本次设计目的是实现活塞销的自动化安装，工人对活塞销、连杆、活塞进行投料后可以实现自动化安装，在设计之初以为安装活塞销只是简单的将活塞孔座与连杆衬套对准然后推压活塞销顺利进入其中的过程，但在详细了解装配工艺与装配要求之后，并不是自己想象中的那样，活塞销与活塞孔为过盈配合，活塞销与连杆小端衬套为间隙配合，因此在装配之前需要对活塞进行加热处理，以至于让活塞销顺利插入活塞孔座中；在此前提下，必须保证设备可以精准的将连杆小端衬套与活塞孔对准，并且保证持续不断的供应连杆，同时活塞销也需要自动上料并且将其顺利推入活塞孔座与连杆小端衬套配合的孔中，装入活塞销之前，要保证活塞与连杆小端衬套配合精度要求在0.2mm范围内。在设计之初，活塞销普遍采用手工安装，活塞销工艺要求如下：首先，在安装活塞销之前，要先将活塞放入80℃-100℃机油中将活塞加热到90℃维持5min，等销孔受热膨胀后，再将活塞销装入。在装配时遇到无法装入时，决不允许用锤敲入，应按工艺要求再次加热活塞随后进行装配。否则会引起活塞销座孔产生变形，造成活塞销孔座间隙增大，造成早期损坏。其次，在插入活塞销之前，将活塞销表面涂上润滑油，在活塞销座孔未装卡簧的一端用手迅速将活塞销推入，穿过连杆衬套，同时保证机油进入衬套内，润滑活塞销和衬套。装入活塞销待其冷却后，要使活塞销与连杆之间可以转动，并且无阻滞感，而与活塞之间为过盈配合，活塞与活塞销是无法转动并且卡死的。在整个组装活塞销的过程中，注意保护活塞顶部与群部表面，在装配时需要在工作台上面铺上橡胶垫板防止其磕碰、拉伤。人工安装效率低，费时费力，工人也容易被烫伤，依据活塞销安装活塞销工艺要求与设计要求，将整体设备分为三大部分：活塞销自动上料及推压装置、活塞自动上料及加热装置、连杆自动上料及定位装置，其设备整体结构如图2-1所示。Ⅰ-连杆自动上料兼对准装置；Ⅱ-活塞销自动上料兼加热装置；Ⅲ-活塞销自动上料兼推压装置；图2-1活塞销自动安装设备1.2活塞精准上料兼加热装置活塞销精准上料兼加热装置由同步带传送装置与加热温室装置组成。其中同步带传送装置主要由伺服电机、减速系统、同步轮、同步带、滑轨、托盘、位置感应器、活塞垫板组成，其具体结构如图2-2（a）、（b）（c）（d）所示。伺服电机将动力通过减速器减速后传递给同步带轮机构（a），从而带动托盘(b)在滑轨上滑动，通过精确控制伺服电机的脉冲信号，将已将经过5分钟加热处理的活塞前进150mm后，使得活塞精准的传送到装配区域，若精准落在位置感应器感应范围内，并且传送精度在允许误差范围内便会进行下一步的组装，若未能落入允许误差范围内，则触发报警终止装配，人工调整后再次启动设备安装。如图2-2（d）所示。（a）（b）（c）（d）图2-2（a）同步带传送；（b）活塞托盘与垫板；（c）活塞传送兼加热装置；（d）位置感应器伺服电机型号为130ST-M06015,将转速设定为1440r/min，额定扭矩为6N/M，经过130伺服电机行星减速机1:36减速后，再将216N/M扭矩传递给齿轮，再经过1:8的减速后传递给同步带轮，最后将1440r/min的转速降至5r/min，将扭矩从6N/M增加至1728N/M，可以满足43个总重大约86KG的托盘与活塞的传送。其中带轮传动由两个直径为815mm的同步带轮和总长为6457mm的同步带组成，两个同步带半圆弧组成直径为815mm的大圆，节线圆周长为2557mm,每个托盘的间隔为30mm,所以托盘宽度与间隙宽度总和为150.24mm，圆弧上刚好放置17个托盘，直线距离总长为3900m，可以放置26个，在设计时将参数凑成整数，避免误差出现，满足传送要求，将误差降到最低，总体传送结构如图2-2（a）所示。同步带采用耐热型同步带，并且在受热后不易变形。托盘为120mm*120mm*15mm的带有四个H型槽的圆柱滚轮，与H型滑轨之间产生滚动摩擦，满足精度与承载要求，如图2-3所示。在拖板之上有可以固定并且定向的活塞垫板，其垫板是为4100型活塞专门制作，垫板长宽高分别为120mm*120mm*20mm，中心有一个直径为100mm深度是10mm的圆形凹槽，并且在圆形凹槽内有根据4100型活塞顶部进气室，排气室形状制作的两个圆形凸起高度为0.2mm，并做有圆角，这样一方面起到在传送活塞时，活塞不会左右晃动，凸台作用使得每一个活塞方向一致，使得活塞销孔方向朝向安装活塞的方向，材料选择尼龙，尼龙不仅可以耐受活塞加热时的高温而且可以保护活塞顶部不受在装配途中产生轻微磕碰导致的变形。如图2-4所示。加热室由两个环形加热室和直型加热室组成，第一个环形加热室为预热部分，温度为60°对活塞进行预热2分钟，将活塞温度提高到50°左右，预热部分主要作用是防止采用直接加热对活塞加热过快或者加热不均匀产生内应力，影响装配质量；第二个直型为加热部分，温度为90°，加热3分15秒，将活塞温度提升至85度左右，使得活塞销孔膨胀充分，保证安装活塞销时能够顺利推入活塞销孔中，第三个环形加热室温度保持在80°，保证活塞不会在途中过多的散热，影响最后的装配质量。图2-3滑轨与滚轮示意图图2-4活塞垫板示意图1.3活塞销推压兼自动上料装置活塞销推压兼自动上料装置是活塞销自动安装设备的关键部分，在活塞与连杆传送到位后，此部分开始运行，先通过定位装置进行位置确定，确定无误后，再将由推送装置将活塞销顺利的推入活塞孔与连杆衬套内，完成活塞销最后的安装部分。活塞销自动上料兼推压装置主要由活塞自动上料箱、活塞导向装置、活塞推压装置组成。其装置整体详细运行过程如下：当活塞准确传动至安装区域，并且位置感应器确认没有问题后，连杆经过三维丝杠模组运送至装配区并且与由同步带传送过来的活塞对准后，活塞销推压设备开始工作。首先活塞销经过箱体的传送滚轮传送到滑板上，活塞销依靠自身重量滚入垫块上，等待推杆推入活塞孔内，在推入活塞孔之前需要导向装置先确认活塞销孔座与连杆衬套完全对准，在确认无误后，活塞推送装置将活塞销送入活塞孔内，完成装配。活塞销推压兼自动上料装置整体结构如图2-5所示。图2-5活塞销推压兼自动上料装置活塞销自动上料箱由活塞销箱、活塞销传送滚轮、伺服电机、减速器、活塞销滑台、护板和挡圈组成，如图2-6所示。其中活塞销箱长、宽、高分别为350mm、90mm、175mm,其中内壁宽为84mm,与活塞销长度稍微长1mm，防止活塞销发生卡箱或者活塞销之间互相碰撞，整个箱体可以放活塞销20-35个。活塞销传送滚轮厚度与活塞销一致，直径为140mm的大圆盘，上面均匀分布三个直径为35mm的承载活塞销孔，通过伺服电机与减速器组成驱动传动轮转动，旋转一周最多可以传送三个活塞销，滑台一次可以盛放留个活塞销，如图2-7所示。在滑台上第一个与第六个活塞销处放有压力传感器，若放的活塞销最后一个滑入垫块内时，压力传感器无压力发出信号，将信号传递给伺服电机，电机驱动传功轮转动，活塞销从箱体内到滑台，当活塞销到达第六个活塞销处的压力传感器位置时，产生压力信号，致使伺服电机停止转动，完成活塞销的自动上料。图2-6活塞销自动上料装置图2-7上料传送轮图2-6中I-箱体；II-伺服电机；III-挡板；IV-传送轮；V-滑台定位装置是保证活塞销可以顺利插入活塞孔与连杆衬套的重要装置，其由气缸、导杆和纵向定位座组成，如图2-8所示图2-8导向装置示意图I-纵向定位II-导杆III-气缸其中III气缸型号为SC63X250S，它的冲程为250mm,总长度为403mm,气缸杆通过螺母与导杆连接，导杆长度为144mm，直径为35mm，前段有长约10mm的倒角，倒角前段直径为31mm可以对活塞销孔进行微调，达到装配要求；I是纵向定位装置，它可以保证导杆与活塞孔端正，整体在一条中心线上。在导杆前段有压力传感装置，若在导杆前进途中，由于活塞与连杆未对准所导致误差过大，不能经过定位装置来调整，那么导杆前段会碰到活塞或者连杆，使得压力值超过设定范围，气缸终止前进，主动退回并触发报警，此时需要人工调整，调整完成后，再次启动设备，压力传感装置对设备以及工件起到保护作用。推压活塞销装置由气缸、前导向、后导向、滑台组成。这部分的功能是将活塞销推入活塞孔座中并穿过连杆小头衬套。图2-9活塞销推压装置I-气缸；II-滑台；III-后导向；IV-前导向前导向与后导向中间放置的活塞销滑台，主要作用保证气缸推杆的稳定性，各部分中心线在一条直线上。前导向由前导向座与导向套组成，作用在于当气缸推动活塞销前进时，活塞销能够通过导向套的引导顺利推入销孔内；后导向作用在于当活塞销推压完成后，气缸杆退回时，依旧与装配座上的活塞孔的中心在一条直线上。中间部分由座体、支架、滑台、垫块组成，座体是中间部分的主体，主要是支撑和连接作用，将支架，滑台与垫块组合起来，其中垫块的作用是用于铺垫活塞销，使得活塞销的中心线与导向装置的中心线齐平；支撑架固定在座体上，滑台与挡板固定在支撑架上，起作用保证活塞销不偏不倚的滑入垫块上。如图2-10所示。气缸选用型号为SC63X350S，冲程距离为350mm，推力为100KG，在距离和推力上满足设计要求，并且气缸推杆前端有压力传感装置，当其推压活塞销由于无法装入时，压力值超过规定范围，气缸主动退回，并触发报警。(a)(b)(c)图2-10(a)后导向；(b)前导向；(c)料斗1.4连杆自动上料兼对准设备连杆自动上料兼对准装置是整个设备三大装置之一，其作用是将连杆小端衬套孔与活塞孔对准，此过程尤为重要，它为活塞销的推入做足准备，要控制好三维丝杠组将连杆小端衬套中心孔与活塞的中心孔完美对齐，误差在允许范围内，则后续的安装便可顺利进行。此装置由三维丝杠模组与连杆推送装置组成。如图2-11所示。图2-11活塞销自动上料兼对准装置I-三维丝杠模组II-连杆推送装置其中连杆推送装置由气缸、支架、推板、护板组成，如图2-12所示。由于连杆是一端大，一端小，而且它的侧面是未加工表面，允许轻微的磨损，但考虑到未加工表面是粗基准，而且在滑动时会出现轻微的磨损，产生误差，所以在气动手指夹取连杆大端孔时，会向中心点上方偏移3mm,用来弥补粗基准所产生的定位误差。在此情况下设计出支架由两跟互相平行的圆柱形梁和四个支撑腿组成，两根梁的直径为10mm，中心距为64mm，在两个梁之间可以把连杆的大端卡住，并且在护板的作用下使得连杆整齐排列，同时也不会左右晃动，导致误差的出现，在两根梁承载能力允许的情况下一次性可以承载10个连杆，总体长度370mm，承载连杆的梁是400mm,所以在允许范围内，当气缸手指每次拿去一个连杆后，气缸带动推板将连杆整体向前推进一个连杆厚度的距离37mm，气缸的型号为SC63×400X，它的最大冲程为400mm，最大推力为156KG，满足设计需求，从而保证连杆的供应。图2-12连杆推送装置I-气缸；II-支架；III-支撑台IV-连杆连杆的上料分别由三个横向，纵向，垂直放置的滚珠丝杠组成，如图2-13所示。其中纵向丝杠控制横向丝杠的纵向移动，横向丝杠用于控制垂直丝杠的横向移动，垂直丝杠上面的滑台可以垂直移动，其整体结构紧凑、运行顺滑，可以在三维空间内直线或者曲线运动，并且定位准确而又迅速，可以高负荷、高质量、高效率完成连杆的拿去与定位，稳定性高、可靠性高等特点。图2-13三维丝杠模组I-横向丝杠II纵向丝杠III垂直丝杠纵向丝杠由两条宽度为28mm的滑轨和两个滑台、步进电机、滚珠丝杠组成。两个滑台在滑轨之上水平移动，承载一个厚度15mm的支撑板，由于横向和垂直两个丝杠重量分别为4.3KG、3KG，再加上铸铁支撑板和气动手指总重足有15KG，所以在设计时用两个宽度为28mm的滑轨用于承载整个三维丝杠模组，丝杠导程为4mm，最大移动速度为100mm/s，最大推力为107N，满足设计要求。横向丝杠主要由两条宽度为8mm的滑轨，滑台，步进电机，丝杠组成，用于控制垂直丝杠的横向移动，两条滑轨作用在于承载和不使滑台产生扭动，影响装配精度。垂直丝杠由步进电机、丝杠、滑轨滑台、气动手爪、如图2-14所示。丝杠有效行程为400mm，总体长度为604mm，导程为4mm，最大速度为100mm/s，最大推力为107N，最大垂直负载15KG，各方面符合工况要求。考虑到垂直使用滚珠丝杠时的制动问题，采用电气制动，在工作时，制动器线圈7电磁力的作用下，弹簧受压缩，齿轮8与齿轮9脱开，当停机时，电磁铁失电，在弹簧恢复力作用下，齿轮8、9啮合，齿轮9与电机端盖为一体，因此与电机轴连接的丝杠得到制动，装在电机壳内，与电机成为一体，如图2-15所示。在垂直丝杠滑块上装有气动手爪，气动手爪外侧分别装有与连杆大头端圆孔直径一致的圆弧形铜块，这样通过外侧的铜块与连杆孔相挤压，从而固定住连杆，因为考虑到定位粗基准，所以气动手爪要向中心孔正上方移动3mm，来消去粗基准的误差，气动手爪外侧可以产生6.5KG的抓力，足以将连杆支撑起来。具体如图2-15所示。图2-14垂直丝杠图2-15滚珠丝杠电气制动1-旋转变压器2-测速发动机转子3-测速发动机定子4-电刷5-永久磁铁6-伺服电机转子7-电磁线圈8-外齿轮9-内齿轮图2-15气动手爪I-气动杠；II-铜块；III-气动手指1.5支撑架与支撑箱结构设计支撑架主要采用80*80的铝合金型钢拼接而成如图2-17所示，主要考虑到铝材密度小仅为1.70g/cm3，质量与其他型材相比更为轻便，搬运起来更为方便,铝制型材具有很好的延展性能，可以与其他金属元素制成轻型合金，材料更为优质；与其他金属相比较，铝型材的塑形好，生产性强，对于生产制造是易于加工的材料之一；铝型材有良好的铸造性能，可以加工成不同形状的型材；再者，其化学性能稳定，无磁性，可以重复利用，相对于其他金属，其没有金属污染是一种可循环回收的良性金属材料，也符合绿色可持续发展观念；由于铝型材弹性系数小，所以在碰撞时不产生火花，在工艺中表现最佳；所以在支架选材时，选择铝制型材。整体支架结构下