液壓鉸鏈鉚釘自動(dòng)裝配機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)*

賴玉活,龍?jiān)＜?黃 艷,林偉健

(1.柳州工學(xué)院機(jī)械工程系,廣西 柳州 545616；2.廣西科技大學(xué)機(jī)械與交通工程學(xué)院，廣西 柳州 545616)

0 引言

液壓鉸鏈?zhǔn)且环N應(yīng)用于柜類家具的五金件，因具有良好的緩沖性能和較長(zhǎng)的使用壽命而得到廣泛使用[1]。

液壓鉸鏈的零部件主要通過(guò)鉚釘相連接，由于鉚釘與鉚孔的配合為F8/h8,其間隙較小，導(dǎo)致裝配時(shí)鉚釘穿釘困難，無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化裝配，因此目前主要依靠人工將鉚釘放置于工件的鉚孔中[2-3]。這不僅提高了生產(chǎn)成本，也增大了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和安全隱患[4]。對(duì)此，設(shè)計(jì)了一種液壓鉸鏈鉚釘自動(dòng)裝配機(jī)構(gòu)應(yīng)用于液壓鉸鏈生產(chǎn)線中，以實(shí)現(xiàn)鉚釘?shù)淖詣?dòng)化裝配。

1 鉚釘自動(dòng)裝配機(jī)構(gòu)總體概述

如圖1所示，本文選取直臂組件與三角片之間的鉚釘自動(dòng)裝配機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和說(shuō)明。

1.直臂組件 2.三角片 3.鉚釘圖1 液壓鉸鏈結(jié)構(gòu)圖

所裝配的鉚釘如圖2所示，其尺寸為φ3 mm×10.55 mm。裝配前三角片與直臂組件分別由相應(yīng)的裝配機(jī)構(gòu)安放至治具上，并由傳輸機(jī)構(gòu)輸送至鉚釘裝配工位，要求通過(guò)鉚釘自動(dòng)裝配機(jī)構(gòu)將鉚釘穿入鉚孔中，為后續(xù)鉚接做準(zhǔn)備。

圖2 鉚釘結(jié)構(gòu)圖

在鉚釘自動(dòng)裝配機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)了送釘機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)鉚釘?shù)淖詣?dòng)排列、分離和輸送等功能[5]；設(shè)計(jì)了穿釘機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)鉚釘?shù)淖詣?dòng)夾持、定位和穿釘功能；此外，為解決鉚釘穿釘困難和出錯(cuò)率高的問(wèn)題設(shè)計(jì)了引針機(jī)構(gòu)，其整體裝配圖如圖3所示。

1.引針機(jī)構(gòu) 2.傳輸機(jī)構(gòu) 3.治具 4.液壓鉸鏈 5.穿釘機(jī)構(gòu) 6.送釘機(jī)構(gòu)圖3 鉚釘自動(dòng)裝配機(jī)構(gòu)裝配圖

2 送釘機(jī)構(gòu)

送釘機(jī)構(gòu)如圖4所示，采用了振動(dòng)盤作為鉚釘?shù)淖詣?dòng)供料和排列裝置[6]。存儲(chǔ)在振動(dòng)盤中的鉚釘經(jīng)振動(dòng)盤振動(dòng)篩選，使其按指定的朝向流入送釘管道，并依靠重力流入分釘機(jī)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)鉚釘?shù)亩ㄏ蚺帕泻凸┝稀?/p>

1.底座 2.分釘機(jī)構(gòu) 3.氣動(dòng)管道 4.輸釘管道 5.振動(dòng)盤 6.振動(dòng)盤底座圖4 送釘機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖

考慮到鉚釘形狀不規(guī)則，鉚釘分釘機(jī)構(gòu)采用了一種特殊的結(jié)構(gòu)形式，其結(jié)構(gòu)如圖5所示。推桿上設(shè)有豎直朝向的通孔，其左側(cè)與氣缸活塞桿相連，右側(cè)插入分釘槽凹槽中；分釘槽安裝在底座上，其上下兩側(cè)分別設(shè)有進(jìn)釘口、進(jìn)氣口和出釘口，并分別與輸釘管道和氣動(dòng)管道相連接。

1.分釘氣缸 2.底座 3.推桿 4.分料槽 5.輸釘管道 6.氣動(dòng)管道 7.蓋板 8.鉚釘圖5 分釘機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖

分釘過(guò)程中，送釘管道中的鉚釘從進(jìn)釘口落入推桿通孔中，通過(guò)推桿攜帶鉚釘右移，實(shí)現(xiàn)鉚釘?shù)闹鹨环蛛x；當(dāng)推桿通孔移動(dòng)至與出釘口軸線重合的位置時(shí)[7]，鉚釘受重力沿出釘口流出分釘機(jī)構(gòu)，并在氣動(dòng)管道的吹氣下送入末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，從而避免了因輸釘管道扭曲、阻力過(guò)大所造成的卡釘現(xiàn)象的發(fā)生[8]，實(shí)現(xiàn)鉚釘最終送釘。

此外，考慮到落入推桿通孔的鉚釘會(huì)發(fā)生傾斜，導(dǎo)致推桿移動(dòng)時(shí)出現(xiàn)卡釘。對(duì)此，在分釘槽凹槽的兩側(cè)增設(shè)了凸臺(tái)，當(dāng)鉚釘落入推桿通孔時(shí)，可通過(guò)兩側(cè)凸臺(tái)將鉚釘頭托起，使鉚釘在通孔中保持垂直。

3 穿釘機(jī)構(gòu)

穿釘機(jī)構(gòu)可分為送釘嘴與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)兩部分。送釘嘴用來(lái)實(shí)現(xiàn)鉚釘?shù)膴A持和定位；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)用來(lái)驅(qū)動(dòng)送釘嘴實(shí)現(xiàn)前移和穿釘。

3.1 送釘嘴

如圖6所示，送釘嘴主要由鳥(niǎo)嘴、滑塊、彈簧以及穿釘導(dǎo)桿所構(gòu)成?；瑝K中心開(kāi)有通孔，并通過(guò)銷釘和彈簧對(duì)稱安裝在鳥(niǎo)嘴前端；鳥(niǎo)嘴中心開(kāi)有下料管道與導(dǎo)料管道，并分別與送釘管道和穿釘導(dǎo)桿相對(duì)接。

1.鉚釘 2.滑塊 3.鳥(niǎo)嘴 4.穿釘導(dǎo)桿 5.輸釘管道圖6 送釘嘴結(jié)構(gòu)圖

穿釘前，鉚釘在氣動(dòng)管道的吹動(dòng)下沿下料管道進(jìn)入滑塊間的通孔中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鉚釘?shù)膴A持和定位[9]；穿釘過(guò)程中，送釘嘴攜帶鉚釘前移至工件鉚孔處，并由穿釘導(dǎo)桿推動(dòng)鉚釘，將兩側(cè)滑塊頂開(kāi)的同時(shí)，使鉚釘穿入工件鉚孔中，從而實(shí)現(xiàn)鉚釘穿釘。

3.2 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)

由上述可知，送釘嘴穿釘過(guò)程可分為送釘嘴前移和穿釘導(dǎo)桿推釘兩步來(lái)完成。為降低調(diào)試難度，提高工作的連貫性，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用一個(gè)氣缸來(lái)驅(qū)動(dòng)送釘嘴實(shí)現(xiàn)穿釘。

如圖7所示，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由底座、推進(jìn)氣缸、法蘭、推板1、推板2、安裝板、支撐板、導(dǎo)桿、螺栓1、螺栓2以及彈簧所構(gòu)成。法蘭通過(guò)支撐板安裝在機(jī)構(gòu)后側(cè)，其前端安裝有貫穿推板1和推板2的導(dǎo)桿；推板1安裝在氣缸活塞桿上，其下側(cè)安裝有穿釘導(dǎo)桿，左側(cè)安裝有貫穿推板2的螺釘1，且螺釘外側(cè)纏繞有彈簧；推板2通過(guò)安裝板與底座相連，其右側(cè)安裝有螺釘2。

1.底座 2.安裝板 3.送釘嘴 4.導(dǎo)桿 5.推板2 6.輸釘管道 7.法蘭 8.推進(jìn)氣缸 9.推板1 10.螺栓2 11.螺栓1 12.彈簧圖7 穿釘機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖

工作過(guò)程中，推板1在推進(jìn)氣缸的驅(qū)動(dòng)下沿導(dǎo)桿前移，并通過(guò)彈簧推動(dòng)推板2移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了送釘嘴向工件鉚孔的移動(dòng)；直至推板2運(yùn)動(dòng)至導(dǎo)桿極限位置，受導(dǎo)桿凸臺(tái)阻擋推板2停止前移；隨后推板1沿導(dǎo)桿繼續(xù)前移并壓縮彈簧，從而使穿釘導(dǎo)桿推動(dòng)鉚釘進(jìn)行穿釘；直至推板1觸碰到螺栓2完成穿釘，隨后推板1在氣缸的拉動(dòng)下退回原位，并在螺栓1的拉動(dòng)下使推板2復(fù)位，從而完成一次穿釘過(guò)程的驅(qū)動(dòng)。

4 引針機(jī)構(gòu)

裝配過(guò)程中，造成液壓鉸鏈鉚釘穿釘失敗的原因主要有以下兩點(diǎn)：

(1)受裝配誤差以及機(jī)床振動(dòng)等因素影響，零部件位置會(huì)出現(xiàn)一定偏差使鉚孔無(wú)法對(duì)齊，導(dǎo)致鉚釘無(wú)法穿過(guò)所有鉚孔。

(2)鉚釘穿入鉚孔時(shí)，受自重影響會(huì)使鉚釘頭部向下傾斜，導(dǎo)致無(wú)法穿入鉚孔。

針對(duì)此問(wèn)題，在工件鉚孔的另一側(cè)增設(shè)了引針機(jī)構(gòu)，以輔助穿釘機(jī)構(gòu)完成鉚釘穿釘。

引針機(jī)構(gòu)如圖8所示，其主要由引針、引針?lè)ㄌm、引針氣缸、連接板所組成。引針直徑略小于鉚孔直徑，其頭部磨有圓角，并通過(guò)氣缸法蘭固定在連接板前端；連接板安裝在底座上，并與氣缸活塞桿相連接，從而實(shí)現(xiàn)了引針的水平移動(dòng)。

1.引針氣缸 2.底座 3.引針 4.引針?lè)ㄌm 5.連接板圖8 引針機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖

穿釘前，引針在引針氣缸的驅(qū)動(dòng)下首先穿入工件鉚孔中，并通過(guò)頭部圓角使工件鉚孔對(duì)齊。穿釘過(guò)程中，從送釘嘴推出的鉚釘通過(guò)頭部凹槽與鉚孔中的引針相抵，從而將鉚釘扶正；由于推進(jìn)氣缸缸勁遠(yuǎn)大于引針氣缸，因此鉚釘可將引針推出鉚孔并在引針的引導(dǎo)下穿入鉚孔，從而在引針的輔助下完成鉚釘穿釘[10]。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)了一種液壓鉸鏈鉚釘自動(dòng)裝配機(jī)構(gòu)，解決了液壓鉸鏈裝配過(guò)程中鉚釘定位困難、穿釘困難以及出錯(cuò)率高等問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)了鉚釘?shù)淖詣?dòng)化裝配。該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝配效率高且成本低廉，能夠滿足生產(chǎn)線1.5 s/件的裝配速度，現(xiàn)階段已應(yīng)用于多種型號(hào)的液壓鉸鏈生產(chǎn)線上，并銷售至多個(gè)國(guó)家。其穿釘方法具有一定的通用性，值得推廣。