楊孟濤 金紅偉 王曉梅 楊永剛

（①重慶科技學(xué)院，重慶401331;②農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗(yàn)鑒定總站，北京 100122）

鉚壓裝配是除螺釘連接外的第二大裝配連接方式，具有設(shè)備簡(jiǎn)單、工裝調(diào)整方便、生產(chǎn)成本低廉等特點(diǎn)，是機(jī)械、五金、儀表、電子、電器等行業(yè)最基本的裝配工藝［1］。但當(dāng)前各企業(yè)的鉚壓設(shè)備基本都是采用直線方向壓力作用的方式。對(duì)于需要從圓周或周邊進(jìn)行鉚壓裝配的殼體類零件，多數(shù)仍使用手工或半機(jī)械化的操作方式，加工精度和效率無法適應(yīng)大規(guī)模、自動(dòng)化生產(chǎn)線的要求。

為了滿足自動(dòng)化生產(chǎn)線需要從圓周或周邊進(jìn)行鉚壓裝配的殼體類零件的工藝要求，我們?cè)O(shè)計(jì)開發(fā)了一種新型的氣動(dòng)鉚壓裝配機(jī)床，如圖1所示。機(jī)床機(jī)構(gòu)靈活、緊湊、自動(dòng)化程度高、性能穩(wěn)定、鉚壓精度高、調(diào)整方便、維護(hù)簡(jiǎn)單。機(jī)床在企業(yè)使用已有近一年時(shí)間，完全滿足客戶需求。該機(jī)床新穎的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已申請(qǐng)國(guó)家專利。現(xiàn)將機(jī)床設(shè)計(jì)開發(fā)心得與業(yè)界同仁分享，大家共同提高。

1 機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該機(jī)床主要由臺(tái)架、壓緊機(jī)構(gòu)、鉚壓機(jī)構(gòu)組成，如圖2、3所示。

臺(tái)架由支腳和底座組成。底座采用型鋼焊接機(jī)架形式，具體可根據(jù)鉚壓件的大小、鉚壓力的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。

鉚壓件由鉚壓件殼體和鉚壓件主體兩部分組成。殼體蓋在主體上，鉚壓刀片從周邊施加壓力，使殼體產(chǎn)生徑向的變形，與主體鉚接在一起。

壓緊機(jī)構(gòu)中的立柱、壓緊氣缸支撐板、壓緊氣缸呈剛性連接，固定在底座上。鉚壓件安裝在中心托桿上，當(dāng)壓緊氣缸活塞桿伸出時(shí)，通過安裝在其前端的尼龍?zhí)祝猃執(zhí)灼鹁彌_、減振的作用，并且更換方便）把鉚壓件殼體和鉚壓件主體壓緊，完成預(yù)裝配。由于中心托桿、無油襯套、彈簧安裝在中心軸軸孔中，隨著鉚壓件的壓緊，推動(dòng)中心托桿在無油襯套中滑動(dòng)，向下壓縮彈簧，使鉚壓件下沉到鉚壓位置。在鉚壓完成以前，壓緊氣缸活塞桿一直保持伸出狀態(tài)，保證后面鉚壓裝配的順利進(jìn)行。待鉚壓完成后，壓緊氣缸活塞桿回退，彈簧復(fù)位，中心托桿和鉚壓件上升到初始位置。調(diào)節(jié)螺栓和鎖緊螺母用于調(diào)節(jié)中心托桿下沉的深度，該深度由鉚壓件需要鉚壓的位置決定。

鉚壓機(jī)構(gòu)整體安裝在底座上。兩只鉚壓用氣缸的缸體后部都鉸接在底座上，兩只氣缸的活塞桿鉸接在轉(zhuǎn)托盤上。由于轉(zhuǎn)托盤、鉚壓凸輪盤、軸承座、軸承上端蓋、軸承下端蓋呈剛性連接，它們隨著兩只鉚壓用氣缸活塞桿的伸出沿雙列角接觸球軸承作圓周方向旋轉(zhuǎn)。機(jī)構(gòu)中滑軌、滑軌安裝板、中心軸呈剛性連接，中心軸安裝在底座的軸孔中，通過平鍵限制了其在圓周方向的旋轉(zhuǎn)。又由于凸輪軸承隨動(dòng)器、鉚壓刀基板、鉚壓刀片、滑塊呈剛性連接。這樣隨著鉚壓凸輪盤的旋轉(zhuǎn)，其上的六個(gè)仿形曲面滑槽帶動(dòng)六套凸輪軸承隨動(dòng)器、鉚壓刀片隨著滑塊向鉚壓件軸心方向作同步直線運(yùn)動(dòng)，在鉚壓件殼體周邊施加壓力，并使其產(chǎn)生形變，和鉚壓件主體鉚接成一體，完成鉚壓裝配。

鉚壓完成后，依次退回鉚壓用氣缸活塞桿，使鉚壓刀片回退?；赝说轿缓?，再回退壓緊氣缸活塞桿，依靠彈簧的反力，使中心托桿和鉚壓件上升，即可取出裝配好的鉚壓件。

鉚壓裝配初始和完成狀態(tài)的效果圖如圖4、5所示。

2 機(jī)床氣路設(shè)計(jì)

機(jī)床氣動(dòng)原理圖如圖6所示。為了保證兩只鉚壓用氣缸同步運(yùn)動(dòng)，兩只氣缸共用一套氣源處理三聯(lián)件和五通二位氣控閥。

如果鉚壓裝配需要的壓力更大，可以采用液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

3 機(jī)床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 機(jī)床電氣設(shè)計(jì)

圖7所示為機(jī)床電氣原理圖。PLC采用臺(tái)達(dá)DVP14SS標(biāo)準(zhǔn)型，文本編輯器是臺(tái)達(dá) TP04G－AS1，PLC和文本編輯器之間通過RS232通信［2］，PLC通過輸出端控制中間繼電器KA，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓緊氣缸和鉚壓氣缸用氣控閥的換向。

3.2 機(jī)床控制系統(tǒng)軟件

3.2.1 控制流程

圖8所示為機(jī)床工藝流程圖。鉚壓裝配機(jī)床有手動(dòng)/自動(dòng)兩種工作方式。手動(dòng)方式主要用于機(jī)床的調(diào)整、維護(hù)。按鈕SB3、SB4保持按下，則分別使壓緊和鉚壓氣缸保持動(dòng)作，松開按鈕后相應(yīng)的氣缸活塞桿回退。自動(dòng)工作時(shí)，雙手同時(shí)按下SB3、SB4，機(jī)床自動(dòng)依次完成預(yù)壓緊、鉚壓、回退等工作。由于鉚壓裝配機(jī)床按分步式工藝順序工作，在PLC編程時(shí)最好采用步進(jìn)順控指令。由于篇幅有限，這里就不在贅述。

3.2.2 文本編輯器的設(shè)計(jì)

TP04G－AS1的屏幕可顯示四行文字訊息，擁有輕巧、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用與簡(jiǎn)易操控的特色，并支持多種通訊規(guī)范，共有12個(gè)復(fù)合功能鍵［3］。圖9～圖11是我們編輯的設(shè)備參數(shù)設(shè)定和顯示界面。

圖11工藝參數(shù)設(shè)定界面中各參數(shù)的定義如下:

下壓延時(shí)表示壓緊氣缸開始動(dòng)作到鉚壓氣缸開始動(dòng)作的時(shí)間間隔;

鉚壓延時(shí)表示鉚壓氣缸開始動(dòng)作到鉚壓氣缸開始回退的時(shí)間間隔;

回程延時(shí)表示鉚壓氣缸開始回退到壓緊氣缸開始回退的時(shí)間間隔。

幾個(gè)延時(shí)時(shí)間的設(shè)定非常關(guān)鍵，否則會(huì)使工序混亂，造成鉚壓位置偏差，甚至打壞鉚壓刀片等故障。按F7、F8、F9可以分別設(shè)定、調(diào)節(jié)鉚壓裝配各工序的延時(shí)時(shí)間。

4 結(jié)語

本機(jī)床完全滿足自動(dòng)化生產(chǎn)線需要從圓周或周邊進(jìn)行鉚壓裝配的殼體類零件的工藝要求。通過開發(fā)并實(shí)踐新穎的機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)，為該類型零部件的鉚壓裝配提供了新的實(shí)現(xiàn)思路和方法，能快速提升機(jī)床的自動(dòng)化水平、裝配精度和效率等，對(duì)于相關(guān)設(shè)備的設(shè)計(jì)和改造具有很好的指導(dǎo)和借鑒作用。

［1］李紹炎.一種新型氣動(dòng)壓力機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)［J］.機(jī)械設(shè)計(jì)與研究，2009，25（2）.

［2］中達(dá)電通股份有限公司.DVP可編程序控制器使用手冊(cè)［Z］.2004.

［3］中達(dá)電通股份有限公司.可程序顯示器系列TP04G－AS1使用手冊(cè)［Z］.2004.