孫宏霞，王 亮，歐會(huì)彬，張 嵩

(山西經(jīng)緯紡織機(jī)械專件有限公司，山西 晉中 030601)

彈性管錠底結(jié)合件自動(dòng)化裝配單元的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

孫宏霞，王 亮，歐會(huì)彬，張 嵩

(山西經(jīng)緯紡織機(jī)械專件有限公司，山西 晉中 030601)

為了解決錠子裝配工序用工多、勞動(dòng)強(qiáng)度大及產(chǎn)品質(zhì)量無(wú)法保證的問(wèn)題，分析彈性管錠底結(jié)合件組成零件、生產(chǎn)節(jié)拍、裝配工藝流程、工位工藝和裝配的自動(dòng)化單元設(shè)計(jì)要求，探討各工位的運(yùn)行機(jī)理及應(yīng)用。指出應(yīng)用彈性管錠底結(jié)合件自動(dòng)化裝配單元，可減員增效，全面提升產(chǎn)品質(zhì)量。

彈性管錠底結(jié)合件；自動(dòng)化裝配；裝配工藝

0 引言

隨著當(dāng)今自動(dòng)化控制技術(shù)的迅猛發(fā)展，裝配自動(dòng)化技術(shù)呈現(xiàn)著不斷完善和普及的趨勢(shì)。細(xì)紗工序是棉紡企業(yè)的主要工序，而錠子是環(huán)錠細(xì)紗機(jī)對(duì)紗線進(jìn)行加捻卷繞的主要專件，俗稱為細(xì)紗機(jī)的“心臟”。為適應(yīng)環(huán)錠細(xì)紗機(jī)實(shí)現(xiàn)高速高產(chǎn)的要求，其制造企業(yè)要不斷地改進(jìn)錠子的設(shè)計(jì)，提高制造加工水平；然而，目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)錠子的裝配主要靠人工組裝或控制壓力機(jī)動(dòng)作，即將零件放入夾具后用腳踩控制閥來(lái)完成壓配。但這些裝配錠子的方法已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要，也無(wú)法保證產(chǎn)品質(zhì)量，且工人勞動(dòng)強(qiáng)度大而易出現(xiàn)工傷事故；因此，設(shè)計(jì)開發(fā)錠子的自動(dòng)化裝配生產(chǎn)線顯得越來(lái)越急迫。

為此，我公司建立了有關(guān)細(xì)紗機(jī)錠子裝配自動(dòng)化生產(chǎn)項(xiàng)目研制課題組，以解決彈性管錠底結(jié)合件裝配生產(chǎn)效率低、質(zhì)量差和勞動(dòng)強(qiáng)度大等問(wèn)題。

1 彈性管錠底結(jié)合件生產(chǎn)現(xiàn)狀

長(zhǎng)期以來(lái)，彈性管錠底結(jié)合件組裝工序存在操作人員多、勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低、裝配質(zhì)量不穩(wěn)定等問(wèn)題。如圖1所示，原組裝工序操作具體步驟如下：① 將錠底2裝入彈性管4內(nèi)；② 裝入壓簧1；③ 在彈性管定位孔5處孔中插入定位銷；④ 卷邊3；⑤ 取出定位銷。該裝配工序需5名操作人員，分別承擔(dān)上述各步驟的工作。為了全面提升該工序的零件裝配質(zhì)量，并實(shí)現(xiàn)減員增效目的，決定對(duì)此工序進(jìn)行裝配自動(dòng)化單元改造。

2 彈性管錠底結(jié)合件自動(dòng)化裝配單元設(shè)計(jì)

2.1 選定結(jié)合件組成零件

以目前產(chǎn)量較大的JWD4211FB-00-300型彈性管錠底結(jié)合件為例，進(jìn)行自動(dòng)化裝配單元設(shè)計(jì)并提出相關(guān)要求。該結(jié)合件由JWD4211FB-31型彈性管(壓配段為錐外圓、滾齒外圓)，JWD4211FB-33型錠底和JWD4211-39型壓簧組成。

2.2 生產(chǎn)節(jié)拍

為了提高生產(chǎn)效率，依據(jù)目前產(chǎn)量設(shè)定為單件生產(chǎn)節(jié)拍不大于6 s。

2.3 裝配工藝流程

自動(dòng)化裝配單元的工藝流程為：彈性管裝入上料料倉(cāng)→錠底、壓簧放入料槽→機(jī)械手抓取彈性管定位→裝錠底→輕推錠底到位→裝壓簧→確認(rèn)壓簧位置正確，剔除不符合要求的工件→卷邊→下料。

2.4 各工位工藝要求

2.4.1 彈性管裝入上料料倉(cāng)工位：人工將彈性管放入專用工位器具中，放入上料料倉(cāng)，每次上料時(shí)間間隔不少于60 min，并且要有缺料提示措施。

2.4.2 錠底、壓簧放入料槽工位：人工將錠底、壓簧分別放入料槽，料槽容量滿足每班加料不多于2次的要求；有預(yù)防錠底定向排序、打開壓簧纏繞打結(jié)的措施；有缺料提示措施。

2.4.3 抓取彈性管定位工位：機(jī)械手從料倉(cāng)抓取彈性管定位，并準(zhǔn)確定心；螺旋槽不得受力，夾緊力應(yīng)滿足平衡卷邊[1]。

2.4.4 裝錠底工位：錠底與彈性管同軸，錠底靠自重落入彈性管孔內(nèi)，保證錠底方向正確。

2.4.5 輕推錠底工位：其推力不大于5 N，同時(shí)確認(rèn)錠底位置和方向正確。

2.4.6 裝壓簧工位：保證單個(gè)壓簧入位。

2.4.7 確認(rèn)壓簧位置工位：確認(rèn)壓簧到位，同時(shí)確認(rèn)錠底位置正確到位。

2.4.8 剔除工位：剔除錠底或壓簧不到位件。

2.4.9 卷邊工位: 保證卷邊工具與彈性管同軸，防止彈性管受力彎曲變形，卷邊光滑無(wú)毛刺，卷邊力以保證縮口尺寸不大于φ6.5 mm為準(zhǔn)；卷邊時(shí)應(yīng)將壓簧壓入孔內(nèi)，使工件錠底裝配到位且壓下活動(dòng)自如。

2.4.10 自動(dòng)下料工位：整線動(dòng)作時(shí)，機(jī)械手將組裝完工的彈性管錠底結(jié)合件放入下層裝配單元的軸承座壓配孔內(nèi)，單獨(dú)循環(huán)時(shí)機(jī)械手可抓取下料至專用工位器具中[2]。

2.5 裝配完工要求

彈性管錠底結(jié)合件裝配完工的要求，見(jiàn)圖2。可根據(jù)圖2中的數(shù)據(jù)作為檢驗(yàn)裝配完成的標(biāo)準(zhǔn)。

圖2 彈性管錠底結(jié)合件裝配完工的要求

3 彈性管錠底結(jié)合件自動(dòng)化裝配設(shè)備應(yīng)用

將設(shè)計(jì)方案及工藝要求與供方技術(shù)人員進(jìn)行探討，最終確定了裝配方案，如圖3所示。整個(gè)設(shè)備采用轉(zhuǎn)盤式結(jié)構(gòu)，如圖4所示，采用方管支架4，鋼板3保證機(jī)床下部支撐穩(wěn)定可靠，利用伺服電機(jī)2帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤完成整個(gè)裝配過(guò)程。裝置設(shè)置的6個(gè)工位分別為：彈性管上料工位，錠底上料工位，彈簧上料工位，彈性管定位孔方向識(shí)別工位，插銷旋鉚工位，下料工位。設(shè)備采用SMC型高精度氣缸進(jìn)行動(dòng)作控制，并設(shè)有多個(gè)傳感器進(jìn)行位置檢測(cè)及壓力檢測(cè)，保證動(dòng)作精準(zhǔn)性。操作者將彈性管放入料倉(cāng)，錠底放入振動(dòng)料盤，壓簧裝入振動(dòng)料盤，啟動(dòng)開關(guān)即可實(shí)現(xiàn)彈性管錠底結(jié)合件的自動(dòng)組裝，而完成組裝的工件經(jīng)機(jī)械手下料移到傳送帶，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)下料[3]。

圖3 彈性管錠底自動(dòng)化設(shè)備

1—轉(zhuǎn)盤；2—伺服電機(jī)；3—鋼板；4—方管支架。圖4 轉(zhuǎn)盤式結(jié)構(gòu)

3.1 彈性管上料工位

彈性管上料工位如圖5所示，彈性管由存料區(qū)3利用斜坡進(jìn)入上料緩存機(jī)構(gòu)2，經(jīng)氣缸向上推動(dòng)進(jìn)入輸送帶1，由輸送帶將彈性管滾動(dòng)運(yùn)送至指定上料位置，彈性管由上、下料機(jī)械手置于轉(zhuǎn)盤工位處。

1—輸送帶；2—上料緩存機(jī)構(gòu)；3—存料區(qū)。圖5 彈性管上料工位

3.2 錠底上料工位

錠底上料工位如圖6所示，錠底由上料振盤3通過(guò)錠底防錯(cuò)、上料氣缸1經(jīng)切料機(jī)構(gòu)2輸送至錠底上料工位。

1—上料氣缸；2—切料機(jī)構(gòu)；3—上料振盤。圖6 錠底上料工位

3.3 彈簧上料工位

彈簧上料工位如圖7所示，將彈簧放入彈簧供料、分離機(jī)3，經(jīng)上料振盤4，由彈簧切料機(jī)構(gòu)1進(jìn)入上料機(jī)構(gòu)2處。

1—彈簧切料機(jī)構(gòu)；2—上料機(jī)構(gòu)；3—分離機(jī)；4—上料振盤。圖7 彈簧上料工位

3.4 彈性管旋轉(zhuǎn)對(duì)孔工位

彈性管旋轉(zhuǎn)對(duì)孔工位如圖8所示，為了保證插銷精準(zhǔn)定位在此位置，工位設(shè)有對(duì)孔機(jī)構(gòu)，氣缸2將彈性管夾緊，由伺服旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)1進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，利用傳感器3檢測(cè)定位孔位置進(jìn)行插銷。

1—伺服旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；2—?dú)飧祝?—傳感器。圖8 彈簧管旋轉(zhuǎn)對(duì)孔工位

3.5 錠底包邊工位

錠底包邊工位如圖9所示，放好錠底彈簧的彈性管錠底結(jié)合件置于受力墊6上，插入銷軸5，旋鉚電機(jī)1帶動(dòng)主軸機(jī)構(gòu)3，旋鉚氣缸2上下升降，旋鉚刀具4下壓包邊。

1—旋鉚電機(jī)：2—旋鉚氣缸；3—主軸機(jī)構(gòu)；4—旋鉚刀具；5—銷軸；6—受力墊。圖9 錠底包邊工位

3.6 彈性管錠底結(jié)合件下料工位

彈性管錠底結(jié)合件下料工位如圖10所示，結(jié)合件由機(jī)械手通過(guò)旋轉(zhuǎn)送至輸送帶上，通過(guò)電機(jī)3進(jìn)行輸送。輸送帶設(shè)有廢料排除機(jī)構(gòu)1，可將不合格料剔除，并設(shè)有調(diào)速裝置4可控制傳送帶速度，整個(gè)底部支撐采用方管焊接框架5，保證底部穩(wěn)定可靠。

1—廢料排除機(jī)構(gòu)；2—輸送帶；3—電機(jī)；4—調(diào)速裝置；5—方管焊接框架。圖10 彈性管錠底結(jié)合件下料工位

4 結(jié)語(yǔ)

彈性管錠底結(jié)合件自動(dòng)化裝配設(shè)備已成功通過(guò)驗(yàn)收，符合工藝及設(shè)計(jì)要求，現(xiàn)已投入正常生產(chǎn)。通過(guò)彈性管自動(dòng)化裝配單元的應(yīng)用，使零件跳動(dòng)量及加工尺寸達(dá)到了圖紙要求，包邊后孔口圓滑、無(wú)毛刺，零件合格率可由85.0%提高到99.8%，全面提升了彈性管錠底結(jié)合件產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)將其裝配工由5人壓縮為1人，可節(jié)約人工費(fèi)用約1.2 萬(wàn)元/月，實(shí)現(xiàn)了減員增效的目的。

[1] 呂庸厚，沈愛(ài)紅.組合機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與應(yīng)用創(chuàng)新[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

[2] 白忠凱.PLC在舞臺(tái)機(jī)械控制中的應(yīng)用[J].國(guó)內(nèi)外機(jī)電一體化技術(shù)，2002(2)：45.

[3] 任立明，何國(guó)偉，周海京.可靠性工程師必備知識(shí)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

The Design and Application of the Automatic Assembly Unit of the Connection Parts for the Spindle Bolster with Elastic Tubes

SUN Hongxia,WANG Liang,OU Huibin,ZHANG Song

(Shanxi Jingwei Textile Machinery Spinning Components Co.,Ltd.,Jinzhong 030601,China)

To solve the problems with spindles such as excess assembly process,heavy labor intensity,and difficulty in controlling product quality.Analysis is done to the requirements on the connection parts,production cyc.,assembly process flow and section process as well as the automatic unit design for the assembly.Probing is done to the work-how and the application of the section processes.It proves that application of automatic assembly unit of the connection parts for the spindle bolster with elastic tubes can downsize for efficiency and improve quality products.

connection parts for the spindle bolster with elastic tube;automatic assembly;assembly process

2016-08-08

孫宏霞(1985—)，女，遼寧朝陽(yáng)人，工程師，主要從事紡織機(jī)械裝配工藝方面的研究。

時(shí)間：2016-10-08 17:28

TS103.81+1

B

1001-9634(2017)03-0023-04

http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1131.TS.

20161008.1728.064.html