電機(jī)鐵芯液壓自動(dòng)鉚接機(jī)的研制

馬金河

(臺(tái)州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，浙江臺(tái)州 318000)

某市有電機(jī)生產(chǎn)企業(yè)459 家，其中規(guī)模上企業(yè)有205 家。近幾年，通過(guò)質(zhì)量提升，企業(yè)生產(chǎn)條件明顯改善，產(chǎn)品的配套件日漸完備，已具備專業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的能力，電機(jī)龍頭企業(yè)的管理水平、技術(shù)水平、產(chǎn)品質(zhì)量處于國(guó)內(nèi)同行領(lǐng)先水平，使用高性能、高品質(zhì)原輔材料，有完善的檢測(cè)能力，總體發(fā)展前景十分看好。但是，還存在電機(jī)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理、技術(shù)含量不高、工藝及裝備落后的企業(yè)，特別是生產(chǎn)效率低已成為當(dāng)前電機(jī)生產(chǎn)中的突出問(wèn)題。主要原因是:生產(chǎn)自動(dòng)化水平不高，人工操作環(huán)節(jié)多。特別是企業(yè)用工緊張，勞動(dòng)力缺乏導(dǎo)致生產(chǎn)量能下降，產(chǎn)品成本上升明顯，降低了產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。電機(jī)生產(chǎn)企業(yè)急需改進(jìn)生產(chǎn)條件，提高生產(chǎn)自動(dòng)化水平，降低人員使用數(shù)量和工人勞動(dòng)強(qiáng)度。

圖1 定子鐵心

電機(jī)鐵芯液壓自動(dòng)鉚接機(jī)的研制，就是針對(duì)以上情況提出的。此設(shè)備可提高生產(chǎn)效率2 倍，在同樣生產(chǎn)量的情況下，可使此工序的操作人員從3 人減少為1 人，并提高了產(chǎn)品質(zhì)量和質(zhì)量穩(wěn)定性。電機(jī)鐵芯(圖1)鉚釘壓入的作業(yè)在某電機(jī)公司屬于瓶頸工序，主要工作依靠人工作業(yè)，例如鉚釘穿入、硅鋼片的盤放等，均需要操作工動(dòng)作嫻熟、精心專注，否則效率極低或不良品頻出。目前該電機(jī)公司電機(jī)鐵芯壓鉚工藝是:(1)采用人工將盤繞狀的硅鋼帶繞在幾個(gè)銷上面，然后把16 根鉚釘插入鐵芯中，再采用油壓機(jī)床進(jìn)行鉚釘?shù)膲恒T工作;(2)如果由于作業(yè)者不小心，少放了一根鉚釘，設(shè)備也無(wú)法識(shí)別，有可能將少裝鉚釘?shù)漠a(chǎn)品流向客戶處;(3)采用人工一根一根地插入鉚釘，作業(yè)效率低，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大，一個(gè)產(chǎn)品作業(yè)時(shí)間大約需要60 s 左右，一個(gè)人單臺(tái)設(shè)備無(wú)法實(shí)現(xiàn)月產(chǎn)6 萬(wàn)個(gè)的目標(biāo)。因此有必要研制電機(jī)鐵芯液壓自動(dòng)鉚接機(jī)，重點(diǎn)要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)穿鉚釘和自動(dòng)判別缺品。

1 關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題

(1)多鉚釘自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)與自動(dòng)化穿鉚釘機(jī)構(gòu)的研制

此機(jī)構(gòu)能把放在料筒中的鉚釘自動(dòng)排列好，全部釘頭朝下，按順序排列，并按生產(chǎn)節(jié)拍要求，把16根鉚釘一次送到鉚接夾具，經(jīng)過(guò)油缸下壓將鉚釘壓入定位好的硅鋼片鉚釘孔內(nèi)，代替原來(lái)人工穿鉚釘?shù)墓ぷ鳌?6 根鉚釘既不能多也不能少，如果少1 根鉚釘，設(shè)備將自動(dòng)停止鉚釘?shù)牟迦爰皦恒T工作，防止出現(xiàn)漏鉚，從而從根本上杜絕少裝鉚釘?shù)漠a(chǎn)品流向客戶處。由于鉚釘細(xì)長(zhǎng)，此機(jī)構(gòu)的研制十分關(guān)鍵。

(2)鉚釘缺少光電技術(shù)探測(cè)

為了確定每一根鉚釘都已穿入硅鋼片的鉚釘孔內(nèi)，并且已完全穿通，需要設(shè)計(jì)一套探測(cè)鉚釘有無(wú)壓入孔內(nèi)既定位置的光電感應(yīng)系統(tǒng)，防止漏裝鉚釘和鉚釘壓不到位，否則要自動(dòng)報(bào)警，修正錯(cuò)誤。此裝置可以檢測(cè)鉚釘位置和垂直度是否正確，如果鉚釘位置和垂直度不正確，鉚釘將不能插入鉚接孔中，設(shè)備應(yīng)停止工作并報(bào)警，否則設(shè)備會(huì)卡住。電機(jī)鐵芯壓鉚的鉚釘直徑只有2 mm，長(zhǎng)度達(dá)30 mm，鉚釘與鉚接孔配合為G8/h7，配合間隙很小，將16 根鉚釘自動(dòng)準(zhǔn)確插入鐵芯鉚接孔中，存在較大的困難，對(duì)夾具精度要求很高，必須對(duì)鉚釘位置精度和垂直度等進(jìn)行檢測(cè)和校正，否則很難把細(xì)長(zhǎng)鉚插入孔中。

(3)多鉚釘多工位壓鉚的液壓系統(tǒng)研制

多鉚釘壓鉚的液壓系統(tǒng)要保證滿足壓鉚時(shí)適當(dāng)?shù)膲毫?、適當(dāng)?shù)乃俣?、多工位的要求，而且要?jié)能環(huán)保。

2 多鉚釘自動(dòng)送釘裝置

目前，常用的壓鉚機(jī)通常每次只壓鉚一個(gè)鉚釘，送釘裝置每次也只需送一個(gè)鉚釘。為了提高自動(dòng)壓鉚機(jī)壓鉚效率，自動(dòng)壓鉚機(jī)可以多鉚釘一次壓鉚，也要求送釘裝置能夠多鉚釘一次送到位。文中采用了一種用在自動(dòng)壓鉚機(jī)上的多鉚釘自動(dòng)送釘裝置。

如圖2 和圖3 所示:該多鉚釘自動(dòng)送釘裝置包括振動(dòng)盤1、氣液阻尼缸2、多鉚釘直線排列器3、透明軟管4 和定位盤5;在多鉚釘自動(dòng)送釘裝置中，多鉚釘直線排列器3 包括滑塊8、導(dǎo)向塊9、定位塊10和壓板11;滑塊8 上開有多個(gè)鉚釘槽12，定位塊10和壓板11 通過(guò)螺釘聯(lián)接到導(dǎo)向塊9 上;滑塊8 可以在導(dǎo)向塊9 中自由滑動(dòng)。在多鉚釘自動(dòng)送釘裝置中，多鉚釘直線排列器3 的滑塊8 與氣液阻尼缸2 的活塞桿7 聯(lián)接，氣液阻尼缸2 的活塞桿7 可以推拉多鉚釘直線排列器3 的滑塊8。

多鉚釘自動(dòng)送釘裝置安裝在自動(dòng)鉚壓機(jī)上，把大量鉚釘放在振動(dòng)盤1 里，通過(guò)振動(dòng)盤1 把鉚釘送到多鉚釘直線排列器3，氣液阻尼缸2 的活塞桿7 推拉多鉚釘直線排列器3 的滑塊8，把鉚釘送到透明軟管4中，鉚釘從透明軟管4 進(jìn)入到定位盤5 中，即可實(shí)現(xiàn)多鉚釘一次壓鉚。

圖2 多鉚釘自動(dòng)送釘裝置

圖3 多鉚釘自動(dòng)送釘裝置立體圖

3 多階段變壓力壓鉚機(jī)液壓系統(tǒng)

該設(shè)備采用了多階段變壓力液壓系統(tǒng)，解決了固定壓力壓鉚機(jī)液壓系統(tǒng)在壓鉚時(shí)容易偏斜造成壓鉚質(zhì)量差的現(xiàn)象。多階段變壓力液壓系統(tǒng)主要包括高壓調(diào)整溢流閥1、低壓設(shè)定溢流閥2、中壓設(shè)定溢流閥3、油缸換向電磁閥4、高低壓切換電磁閥5 和鉚接油缸6。

在初始狀態(tài)時(shí)，高低壓切換電磁閥5 左側(cè)線圈電源通電，鉚接油缸6 以中壓設(shè)定溢流閥3 設(shè)定的壓力上行并保持不跌落。工作時(shí)，首先利用外部可編程控制器PLC 將油缸換向電磁閥4 和高低壓切換電磁閥5右側(cè)線圈同時(shí)通電，使油缸以低壓設(shè)定溢流閥2 設(shè)定的壓力下行并保持設(shè)定的時(shí)間，進(jìn)行低壓旋鉚找正;低壓旋鉚時(shí)間到后，斷開高低壓切換電磁閥5 右側(cè)線圈電源，使油缸上腔壓力變?yōu)楦邏赫{(diào)整溢流閥1 設(shè)定的壓力，進(jìn)行高壓旋壓成形;高壓旋壓成形時(shí)間到后，又使高低壓切換電磁閥5 右側(cè)線圈通電，進(jìn)行低壓精鉚，最終使鉚接定形并提高鉚接處光潔度。低壓精鉚時(shí)間到后，斷開油缸換向電磁閥4，高低壓切換電磁閥5 左側(cè)線圈電源通電，使油缸上行恢復(fù)初始狀態(tài)。

圖4 多階段變壓力壓鉚機(jī)液壓系統(tǒng)

4 總結(jié)

該電機(jī)鐵芯液壓自動(dòng)鉚接機(jī)已經(jīng)試制成功。新型電機(jī)鐵芯液壓自動(dòng)鉚接機(jī)實(shí)施的壓鉚工藝是:(1)由自動(dòng)供料機(jī)自動(dòng)供應(yīng)鉚釘并進(jìn)行插入及壓鉚;(2)壓鉚作業(yè)時(shí)作業(yè)者只需將產(chǎn)品按規(guī)定放入夾具中，啟動(dòng)開關(guān)即可由設(shè)備進(jìn)行全過(guò)程的壓鉚;(3)裝有檢測(cè)裝置，如果出現(xiàn)少供一根鉚釘，設(shè)備自動(dòng)停止鉚釘?shù)牟迦爰皦恒T工作，防止出現(xiàn)漏鉚，從而從根本上杜絕少裝鉚釘?shù)漠a(chǎn)品流向客戶處;(4)裝有安全光柵，在設(shè)備運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，如不小心將手伸進(jìn)去，設(shè)備將會(huì)自動(dòng)停止并報(bào)警，避免工傷事故的發(fā)生;(5)一個(gè)產(chǎn)品作業(yè)時(shí)間大約為20 s。

新型電機(jī)鐵芯液壓自動(dòng)鉚接機(jī)的使用降低了人員使用數(shù)量和工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，可提高生產(chǎn)效率2 倍，使此工序的操作人員從3 人減少為1 人，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和質(zhì)量穩(wěn)定性，解決了“電機(jī)鐵芯鉚釘壓入工序”生產(chǎn)瓶頸問(wèn)題，提高了生產(chǎn)自動(dòng)化水平。

［1］易捷，孫坤龍.全液壓鉚接機(jī)的研制［J］.液壓與氣動(dòng)，2002(2):1 -2.

［2］楊順.貨車上心盤液壓自動(dòng)鉚釘機(jī)的研制［J］.鐵道車輛，2009(11):36 -38.