自動化螺絲安裝機的設(shè)計

王子平++陳輝++聶榮臻

摘 要結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)實際需求，設(shè)計了一臺自動化螺絲安裝機，可進行編制程序?qū)崿F(xiàn)螺絲自動安裝，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】自動化；螺絲安裝機；設(shè)計

在機械裝配過程中，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可以達到整個生產(chǎn)線消耗總量的1/4到一半以上。電動工具的廣泛應(yīng)用，雖然減少了工人的勞動強度和安裝工時，但人力投入并未削減，沒能從根本上解決企業(yè)的投入問題。而日益增加的勞動力成本，以及大量簡單重復(fù)勞動給工人帶來的心理壓力更增加了企業(yè)的負擔(dān)。因此，筆者結(jié)合實際生產(chǎn)需求，綜合考慮企業(yè)需要，設(shè)計了自動化螺絲安裝機，滿足中小批量多品種的螺絲自動安裝。

1 自動化螺絲安裝機的機械結(jié)構(gòu)及工作過程

自動化螺絲安裝機主要由螺絲儲存分揀機構(gòu)、螺絲定位導(dǎo)向裝置等構(gòu)成，如圖1所示。

自動化螺絲安裝機利用坐標點進行程序編制或系統(tǒng)“記憶”螺絲孔位的方法完成螺絲孔位的輸入，系統(tǒng)通過步進電機和同步帶操作，使螺絲槍移動到待加工的位置，螺絲儲存在圖中1的位置，通過分揀，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帶動螺絲旋轉(zhuǎn)直到攻絲完成或緊固完成，隨后螺絲槍進入下一個工作位置，如此循環(huán)，完成設(shè)定工作。

2 自動化螺絲安裝機的設(shè)計原理

自動化螺絲安裝機設(shè)計采用坐標點編程方式，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 吹氣式送料機構(gòu)

傳統(tǒng)的螺絲送料機構(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程中容易發(fā)生攻絲孔不正、螺絲卡住等問題，需要人工干預(yù)修正后方能重新投入生產(chǎn)，嚴重影響正常生產(chǎn)進度，造成損失。

自動化螺絲安裝機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，再進行攻絲和緊固，避免了定位不正、卡住等問題的發(fā)生。

2.2 編程器預(yù)設(shè)螺絲運動軌跡

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

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

2.3 坐標點編程，程序可“記憶”。

傳統(tǒng)的自動安裝設(shè)備在進行螺絲的安裝和緊固時，通常有兩種形式：一種是類似鉆模板的方式進行安裝，即一臺設(shè)備只能對應(yīng)同一個零件，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；另一種是編程式定位安裝的方式，這種方式要求對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。

自動化螺絲安裝機兼具了兩者的優(yōu)點，規(guī)避了相關(guān)缺點。自動化螺絲安裝機采用氣動方式輔以導(dǎo)向裝置實現(xiàn)螺絲定位，采用坐標點編程方式實現(xiàn)螺絲安裝路徑變化?？紤]到操作者的水平和能力，編程方式采用的是坐標點值輸入的方式，降低了操作難度，而編程設(shè)備設(shè)計的“記憶”功能，可以進行程序記憶，讓設(shè)備自主“學(xué)習(xí)”，“記憶”加工點位代替編程過程，降低操作難度，減少人工投入，提高工作效率?！?/p>

綜合來看，研究利用吹氣送料方式進行螺絲安裝，實現(xiàn)螺絲的自動安裝與緊固，解決了在螺絲安裝過程中必須投入大量人力的問題，降低了企業(yè)生產(chǎn)成本，減少了生產(chǎn)工時的消耗，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。

參考文獻

[1]賈廣田.全自動鎖螺絲機控制系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)[D].杭州：浙江工業(yè)大學(xué)，2015（11）.

[2]李泳龍.永宏P(guān)LC在全自動螺絲機上的應(yīng)用[J].可編程控制器與工廠自動化，2015（09）.

[3]蔡湘云.中小批量上螺絲機的設(shè)計[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2015（03）.

[4]劉軒，崔登乾.方便裝螺絲機[J].科學(xué)大眾，2012（10）.

[5]羅隆.基于PLC技術(shù)的全自動螺絲機控制系統(tǒng)研究與開發(fā)[J].工業(yè)控制計算機，2014（07）.

[6]侯柏林.鉆孔攻牙自動上螺絲機設(shè)計[J].機械研究與應(yīng)用，2013（02）.

作者簡介

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

作者單位

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