呂丹　李陽　宋雪

【摘 要】此種結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)延展性，能用于今后類似結(jié)構(gòu)尺寸下，即：尺寸較小，多配合面，裝配精度高、工件易損，外力無法實現(xiàn)的裝配中，結(jié)構(gòu)簡單能很好的實現(xiàn)功能的前提下節(jié)省設(shè)計時間和設(shè)計成本。以最精簡的結(jié)構(gòu)達(dá)到最滿意的結(jié)果。

【關(guān)鍵詞】閥芯；裝配；機(jī)器人；自動化

0.引言

在當(dāng)今社會，機(jī)器代替人類，自動代替手動是這個時代的趨勢。但對于某些高精度多配合裝配采用自動化裝配往往會遇到很多難題，諸如，對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生損害，裝配不合格，對加工精度高的配合面造成劃傷，從而導(dǎo)致裝配后無法使用或裝配廢品率居高不下。

在自動化裝配過程中通常我們會借助外力（摩擦力、彈力、壓力、拉力等）作用達(dá)到我們預(yù)期的裝配效果。然而對于某些特定環(huán)境、特殊工況下，單純依靠外力并不能實現(xiàn)我們理想的結(jié)果，更有甚者帶來不必要的麻煩（廢品率過高、損傷待裝配件等）。

手工裝配過程中，人為操作下，雖然能保證其裝配精度要求，但工作量大，效率低，不適于當(dāng)今社會的主流方向。但機(jī)械自動化裝配由又不能確保其裝配精度，所以怎樣將兩者有效的結(jié)合是不小的難題。

1.基本設(shè)計理念

一種無法忽視的力—重力。在閥芯的裝配過程中無法或很困難實現(xiàn)時，我們可以考慮通過導(dǎo)向套連接壓桿，當(dāng)電磁鐵斷電后，壓桿結(jié)構(gòu)由于自身所受重力作用，垂直向下，將自身重力勢能轉(zhuǎn)化為動能作用到閥芯上，閥芯受力沿導(dǎo)向套垂直進(jìn)入閥體內(nèi)腔，如若未到達(dá)安裝位置時，電磁鐵通電，將壓桿機(jī)構(gòu)垂直吸回，然后斷電，重復(fù)之前操作，直到達(dá)到安裝效果。

此裝配過程可根據(jù)設(shè)計結(jié)構(gòu)和不同裝配件進(jìn)行多種調(diào)整，如果待裝配件配合間隙過小，可重復(fù)操作。當(dāng)由于加工或者某些不可預(yù)知的狀況造成閥芯尺寸過大或者閥體內(nèi)腔較小。閥體、閥芯相對尺寸形成過盈配合時，若按以往采用外力直接壓裝進(jìn)入時，不但不能達(dá)到安裝效果，而且還會損壞閥芯、閥體。對客戶造成一定的損失。此結(jié)構(gòu)卻避免此種狀況的發(fā)生。當(dāng)產(chǎn)生以上不正常裝配時，電磁鐵斷電后壓桿機(jī)構(gòu)垂直下落，當(dāng)壓力作用到閥芯上后，閥芯并不能裝入閥體內(nèi)腔，而此時，壓桿停止運(yùn)動，導(dǎo)向套繼續(xù)下落，壓桿相對于導(dǎo)向套向上運(yùn)動，并沒有將更多的力施加到閥芯上，而閥芯所受到的力僅僅是壓桿自身重力而已。對結(jié)構(gòu)沒有產(chǎn)生影響，對工件也沒有造成損傷。

此結(jié)構(gòu)由長行程推拉式電磁鐵（以下簡稱電磁鐵）提供動力源，安全穩(wěn)定環(huán)保，使用壽命長，節(jié)省資源。

壓桿導(dǎo)向套、壓桿（可根據(jù)裝配需要選擇不能尺寸、不同材料從而達(dá)到安裝所需壓力及相關(guān)特定要求）閥芯導(dǎo)套、閥芯導(dǎo)向套托、閥體固定座。

閥芯導(dǎo)向套根據(jù)不同閥芯的尺寸要求設(shè)計一種帶導(dǎo)向適用于多種閥芯兼容的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，既能很好的實現(xiàn)導(dǎo)向作用，亦能避免閥芯卡滯于套孔中。

2.工藝流程

一號機(jī)器人從料盤抓取一個閥體將閥體垂直固定于旋轉(zhuǎn)臺面的定位座中（四工位中其一），然后去抓取下一個閥體，此時旋轉(zhuǎn)工作臺轉(zhuǎn)動，此工位定位座中的閥體旋轉(zhuǎn)到閥芯裝配工位，左側(cè)垂直氣缸伸出，閥芯導(dǎo)向套垂直安裝定位到閥體中，二號機(jī)器人從料盤抓取閥芯將閥芯垂直停滯在閥芯導(dǎo)向套上端，機(jī)器人打開手指，閥芯垂直沿閥芯導(dǎo)向套下落，固定?？吭陂y體上端。電磁鐵通電將壓桿結(jié)構(gòu)吸起，水平氣缸將壓桿機(jī)構(gòu)推出垂直停滯于閥芯導(dǎo)向套上端，待停穩(wěn)后電磁鐵斷電，壓桿機(jī)構(gòu)由于自身重力作用垂直下落（此時并無其他外力），根據(jù)機(jī)械能守恒定律mgh=mv2/2以及動量守恒定律 m1v1=m2v2，閥芯獲得速度沿閥芯導(dǎo)向套及閥體內(nèi)腔垂直滑入。

當(dāng)1號光纖傳感器檢測到信號后，說明此時閥芯成功安裝到指定位置，電磁鐵通電將壓桿機(jī)構(gòu)垂直吸起，當(dāng)2號光纖傳感器檢測到信號后，說明壓桿機(jī)構(gòu)已經(jīng)成功吸取到位，水平氣缸縮回到初始位置后（此對光纖傳感器非常重要，防止壓桿機(jī)構(gòu)由于一些原因無法正常吸回，以致水平氣缸縮回時造成壓桿機(jī)構(gòu)以及電磁鐵損壞），信號反饋，電磁鐵斷電，整套機(jī)構(gòu)回到初始狀態(tài)。垂直氣缸縮回，將閥芯導(dǎo)向套托起，閥體旋轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動，將裝配合格品旋轉(zhuǎn)到下一工位，同時將下一個閥體旋轉(zhuǎn)到閥芯裝配工位，重復(fù)之前裝配操作。

當(dāng)1號光纖傳感器沒有檢測到信號時，說明此時閥芯并沒有成功安裝到指定位置，電磁鐵通電將壓桿機(jī)構(gòu)垂直吸起，待2號光纖傳感器檢測到信號后，電磁鐵再次斷電，重復(fù)之前操作，直到成功達(dá)到裝配要求。特別注意：多次裝配操作要根據(jù)具體需要情況而定，當(dāng)工件加工精度、裝配條件以及節(jié)拍滿足設(shè)計要求時，1～2次即可。當(dāng)裝配間隙較小，或者工件相對粗糙時，可酌情增加次數(shù)，切不可無限增加，從而導(dǎo)致閥芯、閥體損壞，或者即使裝配成功，但閥芯、閥體安裝過緊，工件仍然不能正常實現(xiàn)其機(jī)能。

3.結(jié)構(gòu)特點

結(jié)構(gòu)簡單，方便設(shè)計安裝調(diào)試，電磁鐵提供動力源，安全穩(wěn)定環(huán)保，使用壽命長，節(jié)省資源。壓桿結(jié)構(gòu)采用上下多種連接套組成，導(dǎo)向性能好，保證同軸度，使安裝精確，且外觀美觀。不采用其余外力（氣缸、電機(jī)、彈簧等）加載在閥芯上，僅依靠壓桿自身重力，閥芯受力柔和，便于安裝且效果非常之好。

4.結(jié)束語

本文介紹了以閥芯和閥體裝配為例，說明了裝配的特點和基本結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)為尺寸較小，多配合面，裝配精度高、工件易損，外力無法實現(xiàn)的裝配零件提供了一個簡單、高速、便捷的裝配方法，這種結(jié)構(gòu)不僅可以快速準(zhǔn)確的安裝零件，而且不會損傷，提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率和競爭力。 [科]

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