淺談汽車轉(zhuǎn)向器扭桿壓入工作裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計

周家齊

摘要：隨著汽車行業(yè)的發(fā)展進(jìn)步，其轉(zhuǎn)向器扭桿壓入工作裝置的開發(fā)和利用越來越重要，能夠減少工人在操作過程中的勞動強(qiáng)度，從而提高汽車在轉(zhuǎn)向器總成裝配中的生產(chǎn)效率。本文從轉(zhuǎn)向器扭桿壓入工作裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計入手，詳細(xì)介紹了壓裝裝置、定位裝置、升降裝置的設(shè)計。該設(shè)計能夠完成規(guī)定的動作要求，可以推廣使用。

關(guān)鍵詞：汽車轉(zhuǎn)向器;扭桿;裝置機(jī)械

壓裝機(jī)也就是常說的壓力裝配機(jī)，主要的使用的范圍是在過盈配合的情況下，對零部件進(jìn)行連接和安裝。壓裝要求抗頂出力和抗扭轉(zhuǎn)力矩比較高，在對壓裝工件進(jìn)行鑲嵌時，作為一種重要的裝配工藝，增力自適應(yīng)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于電器產(chǎn)品、汽車配件、通訊產(chǎn)品上。扭桿壓裝機(jī)就是其中一類，文中開發(fā)的扭桿壓入工作裝置是汽車轉(zhuǎn)向器裝配流水線上的一臺機(jī)電一體化專用自動裝配設(shè)備。

一、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的介紹

（一）傳統(tǒng)機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

其優(yōu)點在于結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)成本低。缺點是轉(zhuǎn)向費力，無法控制轉(zhuǎn)向的響應(yīng)特性。該系統(tǒng)主要應(yīng)用在低檔商用車和乘用車上。

（二）液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

其優(yōu)點在于能夠減輕駕駛?cè)藛T的勞動強(qiáng)度。缺點是無法改變助力特性，操作的穩(wěn)定性差，而且增加油耗，液壓系統(tǒng)的工作性能差。該系統(tǒng)主要應(yīng)用在部分乘用車和絕大多數(shù)商用車上，尤其是中重型車輛。

（三）電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

其優(yōu)點在于能夠保證汽車在高速行駛時的穩(wěn)定性，能量損耗和對環(huán)境的污染小，即使在發(fā)動機(jī)熄火的情況下也能提供助力。缺點則是發(fā)動機(jī)的發(fā)電功率和轉(zhuǎn)向助力具有一定的局限性。該系統(tǒng)主要應(yīng)用在小型汽車上。

二、扭桿壓入工作裝置的總體方案設(shè)計

（一）設(shè)計思想

扭桿壓人裝置，吸收了同類產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)優(yōu)點，而且還考慮到操作工人的技術(shù)水平、勞動強(qiáng)度、生產(chǎn)效率等多方面因素，采用以氣缸、步進(jìn)電機(jī)等為執(zhí)行裝置、PLC為核心控制裝置來實時控制、檢測壓裝機(jī)在壓裝減震器防塵罩過程中的壓力，達(dá)到較高精度裝配的目的。在

（二）確定設(shè)計參數(shù)

汽車轉(zhuǎn)向器扭桿壓裝機(jī)的主要參數(shù)和要求，要以設(shè)計理念為依據(jù)進(jìn)行設(shè)定，具體如下：

（1）定位板要能夠承受軸向力的要求。（2）夾具定位時的誤差控制范圍在0.1mm以下。（3）在壓裝機(jī)立柱的滑動部分，其直線行程的誤差在0.01mm以內(nèi)。（4）壓裝機(jī)在進(jìn)行重復(fù)壓裝的工作過程中，精度控制在0.01mm以內(nèi)。（5）全部的裝配工作完成后，活塞桿的變形范圍在0.01ram以內(nèi)。（6）壓裝機(jī)的上壓板和下壓板在操作中同時進(jìn)行。（7）裝配裝置的節(jié)拍時間應(yīng)該控制在15s之內(nèi)。（8）在整個裝配過程中，零件不能出現(xiàn)被磁化的現(xiàn)象。（9）保證裝配工作中工人的生命安全。

（三）設(shè)備加工流程

設(shè)備的具體加工流程如下：首先開機(jī)運(yùn)行。其次對電器進(jìn)行檢測。第三檢測無誤后，對工件進(jìn)行安裝。第四氣動夾緊。第五確定夾緊的定位是否準(zhǔn)確。如果不準(zhǔn)確，就要重復(fù)第三步到第五步的工序;如果準(zhǔn)確，進(jìn)人下一工序。第六對設(shè)備進(jìn)行安全檢測。第七針對安全檢測的結(jié)果，確定是否開展加工工作。如果不允許，就要有報警提示，同時重復(fù)第六步和第七步的工序;如果允許，就進(jìn)入下一工序。第八對機(jī)械進(jìn)行加工，直至所有的加工步驟全部完成為止。

（四）總體方案設(shè)計

此方案主要由四個部分組成，分別是機(jī)械傳動部分（包括氣動部分）、電器硬件部分（包括操作、顯示部分）、軟件程序系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)。其中，機(jī)械傳動系統(tǒng)包含了氣動部分，電器硬件系統(tǒng)包括了操作部分和顯示部分。

三、扭桿壓入工作裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計

扭桿壓入工作裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要包括壓裝裝置、升降裝置、定位裝置。

（一）壓裝裝置的設(shè)計

壓入法裝配的壓裝機(jī)一般可分為機(jī)械式、氣動式、液壓式、電磁式。其中，機(jī)械式壓裝機(jī)又可以細(xì)分為杠桿、螺旋、齒條三種類型，能夠提供的壓力一般為10KN到10000KN之間。氣動式壓裝機(jī)主要在過盈量不大的聯(lián)接件上使用，尤其進(jìn)行大量的、成批的生產(chǎn)中會普遍使用，其壓力一般不會超過50KN。液壓式壓裝機(jī)的壓力通常在500KN以上，有時在行程比較短、壓力比較大的重型、大型聯(lián)接件使用上，其壓力能夠大于10000KN。而在小批量或者單件生產(chǎn)中，常用來代替大型的壓力機(jī)。電磁壓裝機(jī)的壓力最小，通常在儀表的裝配上使用。

（二）升降裝置的設(shè)計

在步進(jìn)電機(jī)的使用過程中，直尺錐形齒輪自身的減速裝置能夠帶動滾珠絲杠螺母，對定位裝置的位置不斷進(jìn)行調(diào)整，從而裝配不同型號的轉(zhuǎn)向器。升降裝置采用開環(huán)的控制方式，其理論基礎(chǔ)在于，步進(jìn)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)角與控制器提供的脈沖數(shù)呈現(xiàn)出正比關(guān)系。所以，一般情況下如果對精確度的要求不高，可以使用步進(jìn)電機(jī)。

（三）定位裝置的設(shè)計

全部工件在空間坐標(biāo)系內(nèi)都具備6個自由度，要使工件在設(shè)備加工中處于正確的位置，就要對這6個自由度進(jìn)行限制。最終的效果是，保證轉(zhuǎn)向器扭桿壓裝機(jī)在運(yùn)行時固定不動。定位套和活塞桿之間的定位基面是長圓柱孔，能夠限制活塞桿的4個自由度;定位銷限制了活塞桿的1個自由度。最后一個自由度是轉(zhuǎn)動，對裝配工作幾乎不產(chǎn)生影響，所以它沒有固定的定位方式。在夾緊方式的選擇上，采用的是氣爪夾緊。移動夾緊塊的作用是調(diào)節(jié)氣爪在導(dǎo)向軸上的位置，氣爪上的V型塊有利于對不同型號的轉(zhuǎn)向器扭桿進(jìn)行夾緊。夾緊裝置的設(shè)計原則是作用點盡量靠近工件的被加工部位，因此氣爪在安裝上應(yīng)該靠近活塞桿的上部。

通過對轉(zhuǎn)向器扭桿壓裝機(jī)的設(shè)計分析可知，由于過盈量較小，壓裝力也小，采用氣動式壓裝機(jī)能夠降低成本，而且操作比較方便。裝置中的立柱，主要作用是導(dǎo)向和支撐。而壓頭的主要作用則是對減震器的防塵罩進(jìn)行固定，從而實現(xiàn)壓裝對中。

四、結(jié)語

由此可知將扭桿壓人工作裝置應(yīng)用在汽車轉(zhuǎn)向器的裝配上，主要的優(yōu)勢在于能夠在工作生產(chǎn)中減輕工人的勞動強(qiáng)度。另外，該裝置能夠根據(jù)操作人員的操作熟練程度來對節(jié)拍進(jìn)行調(diào)整，因而具有很好的適應(yīng)性。也因此，能夠提高生產(chǎn)效率，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

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（作者單位：沈陽金杯恒隆汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有限公司）