王子平++陳輝++聶榮臻

摘 要結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際需求，設(shè)計(jì)了一臺(tái)自動(dòng)化螺絲安裝機(jī)，可進(jìn)行編制程序?qū)崿F(xiàn)螺絲自動(dòng)安裝，提高了工作效率，減少了人工投入，適用于中小批量多品種的產(chǎn)品生產(chǎn)。

【關(guān)鍵詞】自動(dòng)化；螺絲安裝機(jī)；設(shè)計(jì)

在機(jī)械裝配過(guò)程中，螺紋緊固連接的應(yīng)用非常廣泛，消耗了企業(yè)的大部分人力資源。以家電、家具裝配環(huán)節(jié)為例，螺紋連接所消耗的人力和工時(shí)可以達(dá)到整個(gè)生產(chǎn)線消耗總量的1/4到一半以上。電動(dòng)工具的廣泛應(yīng)用，雖然減少了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和安裝工時(shí)，但人力投入并未削減，沒(méi)能從根本上解決企業(yè)的投入問(wèn)題。而日益增加的勞動(dòng)力成本，以及大量簡(jiǎn)單重復(fù)勞動(dòng)給工人帶來(lái)的心理壓力更增加了企業(yè)的負(fù)擔(dān)。因此，筆者結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)需求，綜合考慮企業(yè)需要，設(shè)計(jì)了自動(dòng)化螺絲安裝機(jī)，滿足中小批量多品種的螺絲自動(dòng)安裝。

1 自動(dòng)化螺絲安裝機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程

自動(dòng)化螺絲安裝機(jī)主要由螺絲儲(chǔ)存分揀機(jī)構(gòu)、螺絲定位導(dǎo)向裝置等構(gòu)成，如圖1所示。

自動(dòng)化螺絲安裝機(jī)利用坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行程序編制或系統(tǒng)“記憶”螺絲孔位的方法完成螺絲孔位的輸入，系統(tǒng)通過(guò)步進(jìn)電機(jī)和同步帶操作，使螺絲槍移動(dòng)到待加工的位置，螺絲儲(chǔ)存在圖中1的位置，通過(guò)分揀，螺絲被送入吹出口2，隨后在壓縮空氣的作用下，螺絲沿導(dǎo)管被吹入導(dǎo)向裝置3，經(jīng)3定位導(dǎo)向后，氣缸4將螺絲槍5壓緊在工件表面待攻絲位置或待安裝緊固螺絲的位置，然后螺絲槍5帶動(dòng)螺絲旋轉(zhuǎn)直到攻絲完成或緊固完成，隨后螺絲槍進(jìn)入下一個(gè)工作位置，如此循環(huán)，完成設(shè)定工作。

2 自動(dòng)化螺絲安裝機(jī)的設(shè)計(jì)原理

自動(dòng)化螺絲安裝機(jī)設(shè)計(jì)采用坐標(biāo)點(diǎn)編程方式，使螺絲按照預(yù)設(shè)軌跡在各類塑料件、木制品件進(jìn)行自攻絲螺絲的安裝，也可廣泛用于各類金屬件的螺絲安裝，提高工作效率。

2.1 吹氣式送料機(jī)構(gòu)

傳統(tǒng)的螺絲送料機(jī)構(gòu)一般采用電磁吸取或真空吸取兩種方式。這兩種螺絲吸取方式都存在定位不正的現(xiàn)象，導(dǎo)致后面攻絲和緊固過(guò)程中容易發(fā)生攻絲孔不正、螺絲卡住等問(wèn)題，需要人工干預(yù)修正后方能重新投入生產(chǎn)，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)進(jìn)度，造成損失。

自動(dòng)化螺絲安裝機(jī)采用吹氣方式送料并配合導(dǎo)向裝置，螺絲在壓縮空氣的作用下被吹入導(dǎo)向裝置中，利用導(dǎo)向裝置引導(dǎo)螺絲擺正，再進(jìn)行攻絲和緊固，避免了定位不正、卡住等問(wèn)題的發(fā)生。

2.2 編程器預(yù)設(shè)螺絲運(yùn)動(dòng)軌跡

傳統(tǒng)的螺絲自動(dòng)安裝設(shè)備，多半只能沿固定軌跡移動(dòng)，而且移動(dòng)軌跡一般為直線，對(duì)于形狀復(fù)雜的安裝形式，難以實(shí)現(xiàn)，大大限制了機(jī)器的使用范圍。

自動(dòng)化螺絲安裝機(jī)增加了手持式編程操作器，采用坐標(biāo)點(diǎn)編程方式輸入程序，使螺絲按照預(yù)定軌跡進(jìn)行安裝，可以實(shí)現(xiàn)如各類多邊形、圓形、曲線等復(fù)雜形狀的螺絲安裝，也可實(shí)現(xiàn)按照如文字、圖案等圖形的螺絲安裝，大大提高安裝機(jī)的實(shí)用性和應(yīng)用范圍。

2.3 坐標(biāo)點(diǎn)編程，程序可“記憶”。

傳統(tǒng)的自動(dòng)安裝設(shè)備在進(jìn)行螺絲的安裝和緊固時(shí)，通常有兩種形式：一種是類似鉆模板的方式進(jìn)行安裝，即一臺(tái)設(shè)備只能對(duì)應(yīng)同一個(gè)零件，雖然加工效率高，但適應(yīng)性很差，一旦產(chǎn)品改型必須重新定做模版，不符合現(xiàn)代柔性化制造的要求，而且造成浪費(fèi)；另一種是編程式定位安裝的方式，這種方式要求對(duì)操作者有較高的技術(shù)水平，掌握了相關(guān)編程指令，這種方式有一定的適應(yīng)性，但對(duì)操作者要求較高，需要企業(yè)投入一定的培訓(xùn)，造成成本增加。

自動(dòng)化螺絲安裝機(jī)兼具了兩者的優(yōu)點(diǎn)，規(guī)避了相關(guān)缺點(diǎn)。自動(dòng)化螺絲安裝機(jī)采用氣動(dòng)方式輔以導(dǎo)向裝置實(shí)現(xiàn)螺絲定位，采用坐標(biāo)點(diǎn)編程方式實(shí)現(xiàn)螺絲安裝路徑變化。考慮到操作者的水平和能力，編程方式采用的是坐標(biāo)點(diǎn)值輸入的方式，降低了操作難度，而編程設(shè)備設(shè)計(jì)的“記憶”功能，可以進(jìn)行程序記憶，讓設(shè)備自主“學(xué)習(xí)”，“記憶”加工點(diǎn)位代替編程過(guò)程，降低操作難度，減少人工投入，提高工作效率。”

綜合來(lái)看，研究利用吹氣送料方式進(jìn)行螺絲安裝，實(shí)現(xiàn)螺絲的自動(dòng)安裝與緊固，解決了在螺絲安裝過(guò)程中必須投入大量人力的問(wèn)題，降低了企業(yè)生產(chǎn)成本，減少了生產(chǎn)工時(shí)的消耗，提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率，為企業(yè)節(jié)約成本，使企業(yè)獲得更大收益。

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作者簡(jiǎn)介

王子平，現(xiàn)供職于江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院常州劉國(guó)鈞分院副教授。主要研究方向?yàn)閿?shù)控加工技術(shù)。

作者單位

江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院常州劉國(guó)鈞分院 江蘇省常州市 213025