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摘要：本文就中间总成扇叶容易损坏、装配精度要求高的特点，设计出了一个高精度绕中心旋转的压头和夹爪的组合机构，保证中间总成和定位销安装到位以及中间总成的扇叶不被损坏。卡簧装配通过撑开、定位、移栽机构智能组合，模仿人工装配的过程，完成卡簧的装配，且具有自动监测卡簧安装到位功能。
关键词：中间总成装配;卡簧装配;高精度; 自动化设备
1.前言
随着我国经济的快速发展，小汽车成了每个家庭的必备的交通工具。国家提倡的绿色出行，节能减排，成了汽车行业重点发展的方向。涡轮增压器应声而生，它是利用汽车尾气作为动力，既增加了汽车的扭矩和功率又减少了对环境的污染。在汽车行业中得到了广泛的应用。汽车生产的质量要求比较高，都需要自动完成装配，尽量排除人工装配对产品的影响。特别是中间总成，零件上有很多的扇叶，很薄，强度很低，如果人工装配，很难保证扇叶不受损伤。中间总成装配机就是其中一个比较关键的设备，来完成中间总成与压壳的自动装配。
2.总体设计
需要装配的工件有中间总成、卡簧、压壳，装配关系如图1。压壳下面有密封圈，在装配时密封圈有很大的阻力，而且特别容易损坏，因此需要增加润滑去减小摩擦系数。另外，中间总成与压壳之间有定位销连接，定位销与销孔只有0.05mm的间隙，设备的精度需要很高。卡簧装配在中间总成法兰下和压壳的孔里，空间较小，需要设备的装配机构提别紧凑。
中间总成装配机主要由夹取压紧机构、卡簧装配机构、润滑系统、辅助定位压紧机构、举升机构、托盘等组成，见图2。这套设备能够准确的完成装配工作，并且通过对压力和位移的监控，来实现对装配质量的控制。
夾取压紧机构主要完成的功能是把中间总成从托盘的夹具里取出，放到压壳中心孔里。夹取机构的夹爪有高精度的定心功能，通过调试，使夹爪的中心与压壳的中心一致。垂直方向移动使用的是伺服电机驱动，能够保证运行稳定、位置准确，保证工件顺利的装配到位。但是，由于压壳没有周向准确的定位结构，使中间总成下面的定位销无法准确的放入孔内，而且特别容易损伤到压壳，因此，增加了一套伺服电机驱动的播杆机构，拨动中间总成，使定位销滑入孔内，拨动时，夹爪需要张开，压紧机构的力越小越好，至少保证要小于5N的力，以防止拨动时，损伤压壳或者无法拨动中间总成。
卡簧装配机构的功能主要是在中间总成装配到压壳里后，完成卡簧的安装。卡簧装配机构主要分4个部分，分别是卡簧定位机构、卡簧撑开机构、垂直移载机构、水平移载机构。卡簧定位是整个卡簧装配过程中的关键步骤，如果定位不准，后面的工作将无法实现。卡簧定位是通过对卡簧的开口部分进行仿形定位。当卡簧定位夹爪张开时，由于卡簧的弹力，卡簧腿部会贴紧卡簧夹爪壁上，使定位可靠而准确（如图3）。卡簧定位后，卡簧撑开机构的拨销能够顺利的插入到卡簧的孔中，使卡簧直径缩小，缩小后的卡簧不再是一个圆，需要移载机构的配合，直到可以放入压壳的中心孔里。
辅助定位压紧机构是为了提高卡簧装配的成功率而增加的。它是卡簧装配机构辅助机构，通过一个V型板靠紧卡簧的外径，使卡簧开口部分顶到卡簧定位夹爪的小平面上，从而形成了一个V型加平面的定位结构，使卡簧准确的定心 。当卡簧装配机构夹持卡簧往压壳的卡簧槽里放的时候，由于卡簧厚度太薄，卡簧有时会翘起来，卡簧爪部分虽然装到位了，但卡簧后部还在槽外面， 造成不良品。因此就这个问题，增加了辅助压紧的机构，将卡簧后部翘起的部分压平，这样，大大的增加了装配的合格率。
润滑系统采用的是点润滑方式，再配合夹取压紧机构的伺服电机旋转中间总成，就能够对密封圈的一周进行均匀的润滑。润滑时，润滑针嘴对准中间总成的密封圈的下沿进行润滑，这个位置装配的时候与压壳直接接触，磨损最严重。润滑后压装力要减小20%左右。很大程度上防止了密封圈的破损。润滑系统通过调整充气压力和时间能够准确的控制出油量。保证密封圈上只有薄薄的一层，不会有多余的油脂留到压壳里。
举升机构完成举升定位的功能。举升机构顶板上有两个高精度的定位销，能够准确的定位托盘，使压头和托盘工件的位置保证同心。举升机构顶板下面有四个卸载块，承受压机的压力，提高设备的刚性和稳定性，保证设备的压装位移，使卡簧检测可靠。
3.动作过程：
托盘到位，举升机构举升起托盘，卸载气缸伸出，使卸载块顶住托盘，举升气缸缩回，托盘定位完成。夹取压紧机构夹起中间总成移到压壳中心孔的上方，涂油机构伸出，与密封圈的下边缘距离0.3mm的位置，夹取压紧机构的伺服电机开始旋转，使密封圈一周都能涂到均匀的润滑油脂，润滑完成后，涂油机构回到初始位置。夹取夹爪将涂好油脂的中间总成放入到压壳的中心孔里，当中间总成的法兰接触到压壳的导向孔时，夹爪松开，压头的拨杆拨动中间总成转动，使定位销滑到压壳的定位销孔内，位移传感器伸出检测中间总成法兰面的高度，来确认定位销装入孔内，检测高度合格后。压头继续向下移动，压住中间总成的上法兰面，直到密封圈压入到压壳的孔内。压头保持住此位置，卡簧装配机构开始装配卡簧。卡簧撑开夹爪和卡簧辅助定位机构伸出，将卡簧定位，卡簧装配机构的拨杆插入到卡簧的小孔里，将卡簧直径缩小到小于压壳中心孔直径，将卡簧放入到压壳孔内，但不松开，辅助压紧机构压住卡簧的中间部分，使卡簧贴到中间总成的上法兰面上，然后打开卡簧装配机构的拨杆，使卡簧最终被装到压壳的卡簧槽内。位移传感器输出，检测卡簧的高度位置，合格后，各个机构按照一定的顺序回到初始位置，装配完成。
4.总结
中间总成装配机是一台全自动的设备，能够准确可靠的实现装配功能，能够保证做出的产品合格率达到99.9%以上。用户已经投入生产，实践证明设备生产效率高，装配质量好。大大提高了企业的生产能力和竞争力，符合社会生产力的发展要求。但在设计上还需要进一步优化，降低成本。
参考文献：
1.机械工程及自动化简明设计手册 主编：叶伟昌 副主编：陈辽军 机械工业出版社出版
2.机械设计手册 《机械设计手册》编委会 机械工业出版社出
3.机床夹具 主编：盛锡松 机械工业出版社出
作者简介：杨广明，男，1976年，从事机械设计工作，工程师。
关键词：中间总成装配;卡簧装配;高精度; 自动化设备
1.前言
随着我国经济的快速发展，小汽车成了每个家庭的必备的交通工具。国家提倡的绿色出行，节能减排，成了汽车行业重点发展的方向。涡轮增压器应声而生，它是利用汽车尾气作为动力，既增加了汽车的扭矩和功率又减少了对环境的污染。在汽车行业中得到了广泛的应用。汽车生产的质量要求比较高，都需要自动完成装配，尽量排除人工装配对产品的影响。特别是中间总成，零件上有很多的扇叶，很薄，强度很低，如果人工装配，很难保证扇叶不受损伤。中间总成装配机就是其中一个比较关键的设备，来完成中间总成与压壳的自动装配。
2.总体设计
需要装配的工件有中间总成、卡簧、压壳，装配关系如图1。压壳下面有密封圈，在装配时密封圈有很大的阻力，而且特别容易损坏，因此需要增加润滑去减小摩擦系数。另外，中间总成与压壳之间有定位销连接，定位销与销孔只有0.05mm的间隙，设备的精度需要很高。卡簧装配在中间总成法兰下和压壳的孔里，空间较小，需要设备的装配机构提别紧凑。
中间总成装配机主要由夹取压紧机构、卡簧装配机构、润滑系统、辅助定位压紧机构、举升机构、托盘等组成，见图2。这套设备能够准确的完成装配工作，并且通过对压力和位移的监控，来实现对装配质量的控制。
夾取压紧机构主要完成的功能是把中间总成从托盘的夹具里取出，放到压壳中心孔里。夹取机构的夹爪有高精度的定心功能，通过调试，使夹爪的中心与压壳的中心一致。垂直方向移动使用的是伺服电机驱动，能够保证运行稳定、位置准确，保证工件顺利的装配到位。但是，由于压壳没有周向准确的定位结构，使中间总成下面的定位销无法准确的放入孔内，而且特别容易损伤到压壳，因此，增加了一套伺服电机驱动的播杆机构，拨动中间总成，使定位销滑入孔内，拨动时，夹爪需要张开，压紧机构的力越小越好，至少保证要小于5N的力，以防止拨动时，损伤压壳或者无法拨动中间总成。
卡簧装配机构的功能主要是在中间总成装配到压壳里后，完成卡簧的安装。卡簧装配机构主要分4个部分，分别是卡簧定位机构、卡簧撑开机构、垂直移载机构、水平移载机构。卡簧定位是整个卡簧装配过程中的关键步骤，如果定位不准，后面的工作将无法实现。卡簧定位是通过对卡簧的开口部分进行仿形定位。当卡簧定位夹爪张开时，由于卡簧的弹力，卡簧腿部会贴紧卡簧夹爪壁上，使定位可靠而准确（如图3）。卡簧定位后，卡簧撑开机构的拨销能够顺利的插入到卡簧的孔中，使卡簧直径缩小，缩小后的卡簧不再是一个圆，需要移载机构的配合，直到可以放入压壳的中心孔里。
辅助定位压紧机构是为了提高卡簧装配的成功率而增加的。它是卡簧装配机构辅助机构，通过一个V型板靠紧卡簧的外径，使卡簧开口部分顶到卡簧定位夹爪的小平面上，从而形成了一个V型加平面的定位结构，使卡簧准确的定心 。当卡簧装配机构夹持卡簧往压壳的卡簧槽里放的时候，由于卡簧厚度太薄，卡簧有时会翘起来，卡簧爪部分虽然装到位了，但卡簧后部还在槽外面， 造成不良品。因此就这个问题，增加了辅助压紧的机构，将卡簧后部翘起的部分压平，这样，大大的增加了装配的合格率。
润滑系统采用的是点润滑方式，再配合夹取压紧机构的伺服电机旋转中间总成，就能够对密封圈的一周进行均匀的润滑。润滑时，润滑针嘴对准中间总成的密封圈的下沿进行润滑，这个位置装配的时候与压壳直接接触，磨损最严重。润滑后压装力要减小20%左右。很大程度上防止了密封圈的破损。润滑系统通过调整充气压力和时间能够准确的控制出油量。保证密封圈上只有薄薄的一层，不会有多余的油脂留到压壳里。
举升机构完成举升定位的功能。举升机构顶板上有两个高精度的定位销，能够准确的定位托盘，使压头和托盘工件的位置保证同心。举升机构顶板下面有四个卸载块，承受压机的压力，提高设备的刚性和稳定性，保证设备的压装位移，使卡簧检测可靠。
3.动作过程：
托盘到位，举升机构举升起托盘，卸载气缸伸出，使卸载块顶住托盘，举升气缸缩回，托盘定位完成。夹取压紧机构夹起中间总成移到压壳中心孔的上方，涂油机构伸出，与密封圈的下边缘距离0.3mm的位置，夹取压紧机构的伺服电机开始旋转，使密封圈一周都能涂到均匀的润滑油脂，润滑完成后，涂油机构回到初始位置。夹取夹爪将涂好油脂的中间总成放入到压壳的中心孔里，当中间总成的法兰接触到压壳的导向孔时，夹爪松开，压头的拨杆拨动中间总成转动，使定位销滑到压壳的定位销孔内，位移传感器伸出检测中间总成法兰面的高度，来确认定位销装入孔内，检测高度合格后。压头继续向下移动，压住中间总成的上法兰面，直到密封圈压入到压壳的孔内。压头保持住此位置，卡簧装配机构开始装配卡簧。卡簧撑开夹爪和卡簧辅助定位机构伸出，将卡簧定位，卡簧装配机构的拨杆插入到卡簧的小孔里，将卡簧直径缩小到小于压壳中心孔直径，将卡簧放入到压壳孔内，但不松开，辅助压紧机构压住卡簧的中间部分，使卡簧贴到中间总成的上法兰面上，然后打开卡簧装配机构的拨杆，使卡簧最终被装到压壳的卡簧槽内。位移传感器输出，检测卡簧的高度位置，合格后，各个机构按照一定的顺序回到初始位置，装配完成。
4.总结
中间总成装配机是一台全自动的设备，能够准确可靠的实现装配功能，能够保证做出的产品合格率达到99.9%以上。用户已经投入生产，实践证明设备生产效率高，装配质量好。大大提高了企业的生产能力和竞争力，符合社会生产力的发展要求。但在设计上还需要进一步优化，降低成本。
参考文献：
1.机械工程及自动化简明设计手册 主编：叶伟昌 副主编：陈辽军 机械工业出版社出版
2.机械设计手册 《机械设计手册》编委会 机械工业出版社出
3.机床夹具 主编：盛锡松 机械工业出版社出
作者简介：杨广明，男，1976年，从事机械设计工作，工程师。