楊猛 陳明剛 徐健

摘 要：針對當前高空作業(yè)平臺臂架結(jié)構形式多樣、軸承數(shù)量多等產(chǎn)品特點，用普通的裝配工具安裝效率低，且存在安全隱患，無法滿足大批量的產(chǎn)能需求，通過對軸承壓裝工藝的研究解決了軸承裝配效率低下的難題，新工藝能夠完成多個軸承同步壓裝，在保證臂架裝配質(zhì)量的同時也保證了臂架分裝線的生產(chǎn)節(jié)拍，提高產(chǎn)能。

關鍵詞：壓裝機構;軸承裝配;效率提升;分裝線

中圖分類號：TH211.6

Abstract： In view of the product characteristics of the current aerial work platform， such as the diversified structure of the boom and the large number of bearings， the installation efficiency of ordinary assembly tools is low and there are security risks， which cannot meet the production demand of large quantities. Through the study of bearing pressing technology， the problem of low efficiency of bearing assembly is solved. The new technology can complete synchronous pressing of multiple bearings， ensure the assembly quality of the arm frame， but also ensure the production rhythm of the arm frame assembly line and improve production capacity.

Key Words： Pressing mechanism; Bearing assembly; Efficiency improvement; Sub-assembly line

高空作業(yè)平臺臂架復雜，包括伸縮式、曲臂式和剪叉式，尤其是剪叉式的高空作業(yè)平臺，每臺產(chǎn)品臂架的軸承數(shù)量上百個，通過手動逐個敲擊的方式進行軸承裝配，軸承裝配無法滿足當前的生產(chǎn)效率，通過深入研究產(chǎn)品結(jié)構形式和生產(chǎn)節(jié)奏，設計出安全、高效的軸承壓裝裝置。

1軸承裝配在當前工程機械行業(yè)內(nèi)的現(xiàn)狀

目前，在行業(yè)內(nèi)的軸承裝配方式主要包括以下幾種裝配方式。

1.1冷凍裝配

經(jīng)過液氮冷卻以采用導向套砸裝，砸裝易損壞軸承和軸孔之間的配合精度，且存在安全隱患和噪音污染，導向套通用性低，需頻繁更換，降低關鍵部件分裝和組裝效率[1]。

1.2普通壓裝工裝

普通軸承裝配工裝可提高裝配安全系數(shù)，降低了勞動強度，對于小批量產(chǎn)品比較適用，裝配成本低、省力、便捷，但是對于單日40～60臺產(chǎn)能、且臂架結(jié)構形復雜的剪叉車而言，單個軸承安裝的優(yōu)勢無法體現(xiàn)。根據(jù)產(chǎn)品臂架結(jié)構形式，平均每個工位需要同時安裝軸承8個[2]。

2高空作業(yè)平臺軸承裝配工藝介紹

剪叉式高空作業(yè)平臺（以下通稱剪叉車）的整車及臂架的外形結(jié)構如圖1、圖2所示。

剪叉車整體臂架外形為剪刀撐形式，臂架形式為多連桿結(jié)構，通過銷軸、軸承連接裝配，產(chǎn)品長度越大、連桿數(shù)量越多、結(jié)構越復雜，根據(jù)各連桿的結(jié)構形式，復合軸承的安裝方向和數(shù)量是不同的。

剪叉車臂架的結(jié)構形式大致分為以下3種：

（1）“U”型臂，只有一端需要安裝復合軸承，如圖3所示;

（2）“日”型臂，外側(cè)壓裝復合軸承，如圖4所示;

（3）“口”型臂，兩端、中間均需要壓裝復合軸承，兩端外側(cè)壓裝，中間軸承需要從內(nèi)側(cè)外壓，如圖5所示。

3剪叉車軸承壓裝技術分析

3.1 方案分析

剪叉車臂架軸承安裝主要包括3種形式，根據(jù)臂架軸承安裝形式，壓裝工藝需要同時覆蓋以上3種臂架軸承的安裝工況。

3.1.1軸承壓裝過程需要解決的問題

（1）軸向與縱向可調(diào)節(jié)：需滿足不同臂架結(jié)構形式和規(guī)格尺寸，完成對應產(chǎn)品臂架軸承的軸向壓裝。

（2）壓裝順序：為了保證壓裝結(jié)構對各臂型軸承的壓裝成功率，根據(jù)臂架結(jié)構壓裝的先后順序確定三類臂架結(jié)構在輸送線上的擺放規(guī)律。

（3）臂架結(jié)構的對中及定位：為了減少壓裝油缸的軸承壓裝誤差，提高軸承的軸向壓裝精度，應保證縱向輸送線由運行狀態(tài)轉(zhuǎn)變成停止狀態(tài)、臂架結(jié)構的縱向固定與軸向?qū)χ小?/p>

3.1.2根據(jù)以上幾項技術要求，壓裝設備需要具備以下結(jié)構形式和動力機構

（1）壓裝機構：根據(jù)臂型結(jié)構確定不同的壓裝方式，需要設計3個壓裝軸，分別用于壓裝“U”型（單軸外壓）、“日”型（三軸外壓）和“口”型（三軸外壓+中間軸內(nèi)壓）臂架結(jié)構的復合軸承。

（2）橫向行走機構：提供水平橫向移動，根據(jù)不同產(chǎn)品臂架結(jié)構調(diào)節(jié)壓裝軸橫向位置。

（3）縱向行走機構：提供垂直縱向移動，根據(jù)不同產(chǎn)品臂架結(jié)構調(diào)整壓裝軸縱向位置。

（4）對中機構：安裝于輸送線兩側(cè)，通過對定位油缸調(diào)整臂架橫向位置，通過氣缸實現(xiàn)臂架夾緊，保證臂架中心線與夾具中心線平行。

（5）定位機構：用于控制輸送線停止。

（6）主框架：作為承載水平移動機構、導軌和壓裝機構的承載結(jié)構[3]。

3.2 壓裝原理

根據(jù)每款產(chǎn)品和每組臂架及軸承、隔套的安裝數(shù)量和安裝方向，設計一款可以同步完成多軸承、隔套安裝形式的臂架軸承壓裝方案[4]。

圖6為軸承壓裝線[5]結(jié)構圖，包括輸送線和壓裝機，壓裝機主要由主框架、操作臺、壓裝機構、對中機構、定位機構組成，其中壓裝機構包括橫向行走機構、縱向行走機構、浮動機構、壓頭。

3.3 核心技術

（1）根據(jù)各節(jié)臂架的結(jié)構形式需要根據(jù)各類臂型的臂架擺放順序提前將對應臂型的壓裝命令輸入至控制系統(tǒng)，需保證臂架擺放的規(guī)律。

（2）因“口”型臂結(jié)構軸承安裝工序包括內(nèi)側(cè)軸承的壓裝，為了保證內(nèi)外部軸承同步壓裝，在中間壓裝機構上增加C型結(jié)構。安裝“日”型臂時，通過橫向微調(diào)，C型結(jié)構兩U型板之間空檔卡入臂架結(jié)構中間的軸承處，三軸的壓裝油缸壓入復合軸承，如圖7所示;安裝“口”型臂時，C型結(jié)構工作，通過橫向微調(diào)，C型結(jié)構的U型板對準內(nèi)側(cè)軸承，在中間壓裝機構的軸向浮動力作用下，將內(nèi)部軸承同步壓入軸孔內(nèi)，如圖8所示，外側(cè)三軸的壓入過程同“日”型臂。

3.4 浮動機構

外部軸承壓入的主動力帶動C型結(jié)構上側(cè)的導軌滑動，U型板產(chǎn)生反向從動力。圖9為浮動機構

4軸承壓裝工藝在高空作業(yè)平臺產(chǎn)品上的應用

4.1作業(yè)流程

通過對剪叉車軸承裝配線的試運行，剪叉車各節(jié)臂軸承壓裝工藝流程及操作方式如下：

（1）臂架結(jié)構從涂裝單元通過積放鏈配送至剪叉車臂架線前輸送線，員工將復合軸承預裝至臂架結(jié)構的軸孔內(nèi);

（2）根據(jù)臂架擺放順序，選擇對應的壓裝程序，一次可選擇多個壓裝程序;

（3）程序選擇完畢后，按下啟動按鈕，輸送線運行，軸套壓裝機開始工作;

（4）臂架結(jié)構通過線前輸送線至軸承壓裝線定位機構處，板鏈停止運行;

（5）臂架運行至定位機構處，定位油缸對臂架進行定位調(diào)整，夾緊氣缸將臂架夾緊;

（6）橫向壓裝機構自動運行至壓裝位置，縱向壓裝機構下降至壓裝位置;

（7）壓頭同時開始壓裝。

（8）壓裝完成后，壓裝機構復位、夾緊氣缸復位、定位油缸復位、定位機構抬起，輸送線運行，工件移動出壓裝區(qū);

（9）工件移動出壓裝區(qū)后定位機構下降至工作位，等待下一待壓工件。

（10）重復步驟（4）-（9），直至壓裝完畢。

4.2壓裝效率分析

剪叉車總裝線產(chǎn)能約60臺/d，其中自制臂架產(chǎn)量約40臺/d，根據(jù)產(chǎn)品型譜，以最大的剪叉車14m為例，產(chǎn)品臂架12節(jié)，合計60個軸承（隔套），按照產(chǎn)品單日產(chǎn)能，需要明確軸承預裝配時間、線前輸送線運行速度、壓裝機構的準備時間、壓裝時間及壓裝質(zhì)量等壓裝重要參數(shù)，這些參數(shù)是決定軸承壓裝線壓裝效率的最關鍵因素[6]。

4.2.1輸送線運行速度

臂架長2.6m，安全距離為0.4m，每次傳送距離為3m，輸送線輸送速度3～8m/min，按5m/min算，臂架換模需36s。

4.2.2壓裝機構準備時間

每次夾具移動距離在2.2m，包括以下內(nèi)容：壓裝機構上下位移、壓裝機構的復位，累計行程。

4.2.3壓裝時間

最大臂架與最小臂架寬度差為962-674=298mm，壓裝機構的油缸長度行程為400mm，油缸速度1000mm/min，壓裝完成需要24s，復位需要12s，合計需要36s。表1為軸承壓裝線運行節(jié)拍分析表。

4.2.4壓裝質(zhì)量

壓裝質(zhì)量取決于定位機構和對中機構對臂架結(jié)構調(diào)整的準確度，在軸承壓裝前起到了對臂架結(jié)構水平度和垂直度的檢測作用[7]。臂架結(jié)構在定位機構的作用下保持縱向調(diào)正、輸送線停止運行、對中機構對臂架結(jié)構進行橫向調(diào)整。軸承壓裝線通過以上機構對臂架的壓裝質(zhì)量進行控制，避免結(jié)構件的損傷與變形。壓裝時間分析如表1所示。

6 結(jié)語

本文通過對剪叉車軸承的裝配時間、裝配方式和臂架分裝線的裝配節(jié)拍進行綜合分析，研究適合剪叉車臂架結(jié)構軸承的專用壓裝工藝，通過對軸承壓裝工序的拆分和細化，設計與分裝線節(jié)拍相吻合的壓裝時間，優(yōu)化壓裝流程，以提高壓裝效率和壓裝質(zhì)量。

參考文獻

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