沈冰斌 吳瑞明

摘 要：汽車(chē)變速軸卡簧裝配多為人工完成，隨著人工費(fèi)用不斷上升，企業(yè)成本加大，人工裝配存在著費(fèi)力、費(fèi)時(shí)、安全隱患等問(wèn)題，裝配人員需要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的培訓(xùn)，掌握一定技巧后才能上崗，而變速器軸用卡簧自動(dòng)裝配機(jī)可以解決這些問(wèn)題。本文設(shè)計(jì)的裝配機(jī)模擬一個(gè)多工位的工作臺(tái)，用限位和順序運(yùn)作實(shí)現(xiàn)一系列流程，實(shí)現(xiàn)人工裝配過(guò)程，完成卡簧自動(dòng)裝配，多平臺(tái)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)培訓(xùn)和裝配一體化。

關(guān)鍵詞：PLC 卡簧 PAC系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM301 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）01（a）-0005-02

Abstract：Assembly of transmission shaft snap spring is manually. With the rising of labor costs， manual assembly become time-consuming， security risks and other issues. Automobile assembly machine give the chance of training. Mastering certain skills is benefit from intelligent assembly machine of transmission shaft snap spring. In this paper， the design of the assembly machine can simulate multi station work station. Multi platform design to achieve the integration of training and assembly.

Key Words：PLC；Snap spring； PAC system

據(jù)調(diào)查，汽車(chē)變速箱的裝配采用流水線的方式，而卡簧裝配，因?yàn)樯婕凹记珊土α康脑颍琅f使用人工裝配的方法。操作工易產(chǎn)生疲勞，速度跟不上其他組件的運(yùn)輸速度，影響生產(chǎn)效率。如果將卡簧裝配自動(dòng)化，既能夠保證精度，減少勞動(dòng)強(qiáng)度，也可保證產(chǎn)品的合格率。

1 變速器軸用卡簧裝配機(jī)的機(jī)械設(shè)計(jì)

該裝配機(jī)有如下四個(gè)部分組成：推送臺(tái)、工作臺(tái)、軸座組件、絲桿升降臺(tái)。圖1為該機(jī)械部分的3D圖，圖2為該機(jī)械部分的斜二側(cè)圖。

（1）推送臺(tái)：將卡簧往前推送使其落到過(guò)渡套，為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，滑塊不斷進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使得卡簧順次被推向過(guò)渡套。搖桿的轉(zhuǎn)動(dòng)由電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制，通過(guò)限位開(kāi)關(guān)，確定搖桿轉(zhuǎn)動(dòng)的具體位置。

（2）工作臺(tái)：由電機(jī)帶動(dòng)平臺(tái)的旋轉(zhuǎn)。位置1為卡簧掉落在過(guò)渡套上的中心，位置2為軸座的中心。為使過(guò)度套在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中不至于移位，導(dǎo)致動(dòng)作終止，在工作臺(tái)的確定位置設(shè)計(jì)一個(gè)過(guò)度套外徑同大小圓孔，定位。

（3）軸座組件：用于軸的定位，完成卡簧的裝配，為使在拿取軸的時(shí)候，軸座內(nèi)孔不至于磨損，在軸座上再放置一個(gè)軸套。

（4）絲桿升降臺(tái)：絲桿升降的工作臺(tái)，其重要組件為機(jī)械手、絲杠、蝸輪蝸桿電機(jī)、直流電機(jī)。機(jī)械手的開(kāi)合通過(guò)蝸輪蝸桿電機(jī)的正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)，由于蝸輪蝸桿有自鎖能力，因此當(dāng)機(jī)械手為抓取過(guò)渡套而閉合到一定位置時(shí)，依舊保持一定的抓取力。機(jī)械手的升降是由絲桿下方的直流電機(jī)控制，其通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)絲桿正反轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的升降。

裝配動(dòng)作：卡簧推入過(guò)渡套→工作臺(tái)轉(zhuǎn)至位置2→機(jī)械手下降至過(guò)渡套的中間位置→機(jī)械手夾緊→絲桿旋轉(zhuǎn)，機(jī)械手上升→工作臺(tái)轉(zhuǎn)至位置1→絲桿反向旋轉(zhuǎn)，機(jī)械手下降，到限定位置→機(jī)械手松開(kāi)（完成過(guò)渡套放置）→絲桿旋轉(zhuǎn)，機(jī)械手上升到限定位置→機(jī)械手夾緊，絲桿反向旋轉(zhuǎn)，機(jī)械手下降將卡簧下壓至裝配位置→機(jī)械手松開(kāi)，絲桿旋轉(zhuǎn)，機(jī)械手上升至過(guò)渡套的中間位置，夾緊→絲桿旋轉(zhuǎn)，機(jī)械手上升至限定位置→工作臺(tái)轉(zhuǎn)至位置2→機(jī)械爪松開(kāi)（過(guò)渡套放回工作臺(tái)）→工作臺(tái)轉(zhuǎn)至位置1。

2 變速器軸用卡簧裝配機(jī)的控制設(shè)計(jì)

控制模塊主要由觸摸屏、模擬量輸出、模擬量輸入、CPU和電源這五部分組成。為了實(shí)現(xiàn)功能的完整化，設(shè)計(jì)了急停、單步、復(fù)位這幾項(xiàng)功能，并在觸摸屏的界面上設(shè)置了選擇模式，建立電機(jī)監(jiān)控模式。

在程序的起始，判斷推送電機(jī)的起始位置是個(gè)關(guān)鍵。設(shè)計(jì)程序互鎖功能。圖3為判斷推送電機(jī)起始位置的程序（見(jiàn)圖3）。

為解決裝配培訓(xùn)和項(xiàng)目的兼容性，一機(jī)多用，設(shè)計(jì)了卡簧自動(dòng)裝配機(jī)裝配實(shí)訓(xùn)控制系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)了GE PLC和三菱PLC兼容控制柜，實(shí)現(xiàn)裝配培訓(xùn)和電氣培訓(xùn)功能。如圖4和圖5。

3 結(jié)語(yǔ)

變速器軸用卡簧裝配機(jī)作為機(jī)器換人自動(dòng)化裝配，一個(gè)操作工可以兼顧2～4臺(tái)設(shè)備，效率比人工裝配提高4倍，返工率基本為0.1%以下，大大提高了生產(chǎn)效率。有了GE PAC/三菱PLC兼容機(jī)器換人控制系統(tǒng)，還可以實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化的實(shí)訓(xùn)。多功能多PLC平臺(tái)的設(shè)計(jì)，除了自動(dòng)化裝配和培訓(xùn)外，還可以作為一種教學(xué)儀器推廣。

參考文獻(xiàn)

[1] 史國(guó)生.電氣控制與可編程控制器技術(shù)實(shí)訓(xùn)教程[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2014.

[2] 瞿曉.電工電子技術(shù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2009.

[3] 濮良貴，陳國(guó)定，吳立言.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，2013.

[4] 陳立周.機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)方法[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2005.