毕业设计机油冷却器自动装配线传送装置设计

1、 机油冷却器自动装配线传送装置设计专 业： 机电一体化技术学 生： 班 级 代 号： 机电 1002 指 导 教 师： 完 成 日 期： 江海职业技术学院I摘要汽车发动机在高速旋转下发热量很大，尤其是大功率发动机，在高温下对汽车发动机润滑系统的可靠性要求比较高。而机油冷却器可以保持发动机工作状态下可靠的润滑。提高其工作可靠性和寿命，降低发动机本体的制造精度对于车载发动机来说是必不可少的配套装置。随着我国现代化进程的加快，汽车工业的迅猛发展，机油冷却器市场中的需求越来越大，圆盘机油冷却器由于其结构及性能的优势，更是需求加大。机油冷却器的装配工艺过程是其制造过程中非常重要的环节，装配质量的好坏直接

2、影响机油冷却器的密封性能。可是，由于机油冷却器的结构特点限制，长期以来，在国内外这一工艺过程一直靠人手工操作，效率低，工作劳动强度大，且装配质量过多地受到人为因素的影响，致使机油冷却器质量的稳定性和可靠性不高。随着企业用户需求量的增加，扬州通洋机油冷却器有限公司准备建造一条针对不锈钢圆盘式机油冷却器的自动装配线。基于机油冷却器的结构特点限制，采用完全的自动装配是不现实的。因此在原来的手工装配线，开发一条半自动装配线符合该厂目前的实际情况。这既可以提高机油冷却器的装配质量，又可以节约大量成本。自动装配线由机械系统、气压系统、电气系统和PLC 控制系统等部分组成。关键词：机油冷却器,自动化装配线,

3、传送装置II 录摘要摘要.I I第一章第一章 绪论绪论.1 11.11.1 圆盘式机油冷却器装配技术的现状及趋势圆盘式机油冷却器装配技术的现状及趋势 .1 11.1.11.1.1 圆盘式机油冷却器简介圆盘式机油冷却器简介 .1 11.1.21.1.2 机油冷却器装配技术的现状及趋势机油冷却器装配技术的现状及趋势 .2 21.21.2 课题的来源、意义及主要内容课题的来源、意义及主要内容 .2 21.2.11.2.1 课题的来源课题的来源 .2 21.2.21.2.2 课题的意义课题的意义 .3 31.2.31.2.3 课题的内容课题的内容 .3 31.31.3 装配自动化简介装配自动化简介 .

4、3 31.3.11.3.1 装配自动化的应用与现状装配自动化的应用与现状 .3 31.3.21.3.2 装配自动化的目的与条件装配自动化的目的与条件 .4 41.3.31.3.3 装配自动化的发展趋势及途径装配自动化的发展趋势及途径 .5 51.3.41.3.4 装配自动化的意义装配自动化的意义 .5 51.41.4 装配线传送装置的概述装配线传送装置的概述 .6 61.4.11.4.1 连续式传送连续式传送 .6 61.4.21.4.2 间歇式传送间歇式传送 .7 7第二章第二章 装配线总体方案设计装配线总体方案设计.9 92.12.1 圆盘式机油冷却器自动装配线的设计要求圆盘式机油冷却器自

5、动装配线的设计要求 .9 92.22.2 装配工艺的分析与确定装配工艺的分析与确定 .9 92.2.12.2.1 机械手工位工艺分析与确定机械手工位工艺分析与确定 .9 92.2.22.2.2 手工工位工艺分析与确定手工工位工艺分析与确定 .10102.2.32.2.3 压紧工位工艺分析与确定压紧工位工艺分析与确定 .10102.32.3 装配线传送方案比较与确定装配线传送方案比较与确定 .10102.42.4 机油冷却器定位方案的分析与确定机油冷却器定位方案的分析与确定 .1111III2.52.5 总体方案的设计总体方案的设计 .1212第三章第三章 自动装配线传送装置设计自动装配线传送装

6、置设计.14143.13.1 气缸的设计与选用气缸的设计与选用 .14143.1.13.1.1 气缸的组成气缸的组成 .14143.1.23.1.2 气缸的选择气缸的选择 .15153.23.2 导轨的设计与选用导轨的设计与选用 .18183.2.13.2.1 导轨的设计要求导轨的设计要求 .18183.2.23.2.2 导轨设计程序及内容导轨设计程序及内容 .18183.2.33.2.3 导轨的类型导轨的类型 .19193.33.3 随行夹具的设计与选用随行夹具的设计与选用 .22223.43.4 输送杆的设计与选用输送杆的设计与选用 .23233.53.5 棘爪的设计与选用棘爪的设计与选用

7、 .24243.63.6 弹簧的设计与选用弹簧的设计与选用 .24243.6.13.6.1 弹簧的分类弹簧的分类 .24243.6.23.6.2 弹簧材料选择依据弹簧材料选择依据.26263.73.7 联轴器的设计与选用联轴器的设计与选用 .26263.7.13.7.1 联轴器概述联轴器概述 .26263.7.23.7.2 联轴器的分类及特点联轴器的分类及特点 .27273.7.33.7.3 联轴器的安装方式联轴器的安装方式 .29293.7.43.7.4 常见联轴器的适用范围常见联轴器的适用范围 .30303.7.53.7.5 联轴器的选用步骤联轴器的选用步骤 .30303.83.8 滑动丝

8、杠螺母副的设计与选用滑动丝杠螺母副的设计与选用 .32323.93.9 轴承的设计与选用轴承的设计与选用 .33333.103.10 定位支承板的设计与选用定位支承板的设计与选用 .37373.113.11 定位销的设计与选用定位销的设计与选用 .3737结结 论论.3939致致 谢谢.4040IV参考文献参考文献.4141江海职业技术学院毕业设计1第一章 绪论引言随着我国现代化进程的加快，汽车工业的迅猛发展，对圆盘式机油冷却器的市场需求越来越大。可是长期以来，其装配过程一直靠手工操作，效率低，劳动强度大。为改变圆盘式机油冷却器手工装配的现状，提高装配质量与效率，扬州通洋机油冷却器厂委托我们为

9、其设计圆盘式机油冷却器自动装配线。通过对该装配线的设计，将促进机油冷却器制造企业的技术进步，降低产品的制造成本，保证产品的装配质量，提高产品的装配工作效率从而提高产品的质量和生产率，以适应企业扩大生产规模，及时应对国内外客户的订货需求。因此本课题的实施对企业的发展、技术进步及创造良好的经济效益与社会效益都具有十分重要的意义。1.1 圆盘式机油冷却器装配技术的现状及趋势1.1.1 圆盘式机油冷却器简介扬州通洋机油冷却器厂给出的圆盘式机油冷却器如图 1-1 所示。图 1-1 机油冷却器江海职业技术学院毕业设计2在高速情况下，机油温度升高，机油高温下油气产生的压力也高，从而影响到机油的物理稳定性，造

10、成润滑不良，增加机车内部零件的磨损，所以需要在机车上加上机油冷却器对机油进行有效的降温冷却。圆盘式机油冷却器带有独立水套，结构紧凑，传热系数高，安装使用极为方便。冷却器中有一个芯子集成，它由多层空心圆盘状散热片组成，各层之间有一层水隔板，他们交替堆叠起来并通过铜片焊接在一起。芯子总成与冷却器下壳之间也是以铜片实现连接于密封的。各层散热片的空心部分由两根上下串通的孔道相连，一个圆孔，一个方孔，分别作为进、出油孔，机油通过这两根管道在薪资内部流动而水在芯子与冷却器外壳之间的空腹循环。二者是完全隔开的，这样就实现了机油和水的热交换。1.1.2 机油冷却器装配技术的现状及趋势圆盘式机油冷却器的装配工艺

11、过程是其制造过程中非常重要的环节，装配质量的好坏直接影响机油冷却器的密封性能。长期以来，这一工艺过程一直靠人手工操作，效率较低，工人的劳动强度大，且装配质量过多地受到人为因素的影响，致使机油冷却器质量的稳定性和可靠性不高。随着企业用户需求量的不断增加，装配工艺过程必须实现自动化，这样才能提高生产率，降低生产成本，保证产品质量，在不久的将来，自动化装配将逐渐替代手工装配。1.2 课题的来源、意义及主要内容1.2.1 课题的来源本课题是扬州通洋机油冷却器厂的委托项目。该厂现有采用的是人工装配。在芯子总成装配中，工人仅用一面一孔定位（套筒固定散热片中心孔） ，周向定位完全是靠人工调整，最后用带有长销

12、的托盘，利用散热片的圆孔矫正定位。然后再由另外一名工人拿到压力机上，加压块和螺母（长销的另一端加工有螺纹，垫入一块压块后，旋入螺母） ，按动气动按钮对机油冷却器进行压紧，手工旋紧螺母，最后通过按钮松开冷却器。可以看出整个装配过程显得很复杂，而且对人的基本技能要求较高，存在很大的不确定性，容易对生产效率产生影响。江海职业技术学院毕业设计3基于市场的需求，必定要扩大生产规模，因此扬州通洋机油冷却器厂要制造一套自动装配线，来提高生产率，降低生产成本，保证产品质量，减轻工人的劳动强度。1.2.2 课题的意义该课题的创新之处在于采用自动化技术来解决制约机油冷却器产品质量和产量提高的瓶颈装配工艺，实现由人

13、工装配向自动化装配的转变。随着我国现代化进程的加快，汽车工业得到了迅猛的发展，圆盘式机油冷却器在汽车市场中的需求将越来越大，该课题正好应对了市场的需求。通过本课题的研制开发，将促进圆盘式机油冷却器产品制造企业的制造装备的技术进步，降低产品的制造成本，保证产品的装配质量，提高产品的装配工作效率从而提高产品的质量和生产率，以适应企业扩大生产规模，及时应对国内外客户的订货需求。因此本项目的实施对企业的发展。技术进步及创造良好的经济效益和社会效益具有十分重要的意义。1.2.3 课题的内容本课题的内容为机油冷却器装配自动化。机油冷却器包括水隔板、散热片、焊料铜片、上下盖、上下盒等零件的装配，装配后机油冷

14、却器的压紧等。我在本次毕业设计中的主要内容为机油冷却器的传送装置设计，其他的包括上料装置与装配机械手和整体方案及压力机的设计由几个同学共同完成。1.3 装配自动化简介1.3.1 装配自动化的应用与现状19 世纪机械制造业中零部件的标准化和互换性开始用于小型武器和钟表的生产，随后又应用于汽车工业。20 世纪初，美国福特汽车公司首先建立了采用运输带的移动式汽车装配线,将工序分细,在各工序上实行专业化装配操作，使装配周期缩短了约 90，降低了生产成本。互换性生产和移动式装配线的出现江海职业技术学院毕业设计4和发展，为大批量生产中采用自动化装配开辟了道路。于是，陆续出现了料斗式自动给料器和螺钉、螺母自

15、动拧紧机等简单的自动化装置。大批量生产的轴承、离合器和中小型电机等零件少、装配工艺简单的机电产品,以及汽车、农业机械、仪器仪表等产品中的部分简单部件，有的也采用了自动或半自动装配机（线） 。但由于对适合自动化装配的产品结构有很大限制，自动化装配机投资多而对产品改型的适应性小，机械制造中的装配自动化仅用于大批量生产。60 年代,随着数字控制技术的迅速发展,出现了自动化程度较高而又有较大适应性的数字控制装配机，从而有可能在多品种中批量生产中采用自动化装配。1982 年，日本的个别工厂中已采用数字控制工业机器人来自动装配多种规格的直流伺服电机。工业发达国家早在 20 世纪就广泛实现了制造自动化，发达

16、国家普遍实现制造自动化的原因并非单纯的是人工成本高，更深层的意义是制造自动化对于提高产品质量、降低成本、提高企业核心技术竞争力起到了极其重要的作用。目前，世界上工业发达国家的机械制造自动化过程中，已将一些产品、部件的装配过程逐渐摆脱了人工操作，并及早地将注意力转向装配自动化系统研究，并取得了卓越的成果，已出现了柔性装配系统。我国目前虽是制造业大国，但由于制造自动化水平低，国内生产的产品大多数为附加值较低的中低档产品，目前的发展主要是以资源及劳动力为代价，不仅严重制约了国内产品在国际高技术产品市场的竞争力，同时也导致资源的综合利用率低。我国对装配自动化技术的研究起步较晚，近年来有一定的进展，陆续

17、自行设计、建立和引进了一些半自动、自动装配线及装配工序半自动装置。但国内设计的半自动和自动装配线的自动化程度不高、装配速度和生产效率较低，所以装配自动化技术在我国具有很大的开发和应用潜力。1.3.2 装配自动化的目的与条件装配自动化的目的主要在于：保证产品质量及其稳定性、提高劳动生产率、降低生产成本、力求避免装配过程中受到人为因素的影响而造成质量缺陷、降低劳动强度、改善劳动条件、保证操作安全。装配自动线一般由 4 个部分组成:江海职业技术学院毕业设计5(1)零部件运输装置：它可以是输送带，也可以是有轨或无轨传输小车。(2)装配机械手或装配机器人。(3)检验装置：用以检验已装配好的部件或整机的质

18、量。(4)控制系统：用以控制整条装配自动线，使其协调工作。要实现装配自动化，必须具备一定的前提条件，主要有如下几方面：1.生产纲领稳定，且年产量大、批量大，零部件的标准化、通用化程度较高。2.产品具有较好的自动装配工艺性。3.实现装配自动化以后，经济上合理、生产成本降低。1.3.3 装配自动化的发展趋势及途径今后一段时间内，装配自动化技术将主要向以下两方面发展：1.与近代技术技术互相结合、渗透，提高自动装配装置的性能 近代基础技术，特别是控制技术和网络通信技术的迅速发展，为提高自动装配装置的性能打下了良好的基础。装配装置可以引入新型、模块化、标准化的控制软件，发展新型软件开发工具；应用新的设计

19、方法，提高控制单元的性能；应用人工智能技术，发展、研制具有各种不同结构能力和智能的装配机器人，并采用网络通信技术将机器人与自动加工设备相连以得到最高生产率。2.进一步提高装配的柔性，大力发展柔性装配系统 FAS 在机械制造业中，CNC、FMC、FMS 的出现逐步取代了传统的制造设备，大大提高了加工的柔性。新型的生产哲理 CIMS 使制造过程必须成为是用计算机和信息技术把经营决策、设计、制造、检测、装配以及售后服务等综合协调为一体的闭环系统。但如果只有加工技术的自动化，没有装配技术的自动化，FMS、CIMS 就不能充分发挥作用。装配机器人的研制成功、FMS 的应用以及 CIMS 的实施，为自动装

20、配技术的开发创造了条件；产品更新周期的缩短，要求自动装配系统具有柔性响应，需要柔性装配系统来使装配过程通过自动监控、传感技术与装配机器人结合，实现无人操作。1.3.4 装配自动化的意义江海职业技术学院毕业设计6现代制造技术的不断发展，为社会生产力带来了巨大飞跃。然而，由于加工技术超前于装配技术许多年，两者已经形成了明显的反差，装配工艺已经成为现代化生产的薄弱环节，现代制造技术的发展使传统的手工装配工艺面临着严峻的挑战。由于装配大多是人工操作的劳动密集型过程，生产率在很大程度上取决于装配过程对人的依赖性，随着先进制造技术的应用，制造零件劳动量的下降速度比装配劳动量下降速度快得多，如果没有新的举措

21、，该比值还会提高。据有关资料统计分析，一些典型产品的装配时间占总生产时间的 53%左右，如果所有的装配都是人工控制的，则生产率指数可能降到 40%左右，而随着装配自动化水平的提高，生产率可上升到 85%97%。但目前产品装配的平均自动化水平仅占 10%15%，因而装配对产品的原始成本影响重大，已成为昂贵的生产过程。装配自动化在于提高生产效率、降低成本、保证产品质量，特别是减轻或取代特殊条件下的人工装配劳动（如处于电子工业、宇航工业、化学工业、兵器工业、核工业、海洋开发等行业环境中的装配作业） 。1.4 装配线传送装置的概述在自动装配中，不同的装配操作一般是在独立的工位中进行。对于这种装配方法，

22、每个机器需要把半成品组件从一个工位传送到另一个工位，这操作正在执行时，必须有方法能保证组件和工作头或者机器人之间没有相对运动存在。当组件在工位间穿过时，必须使组件保持要求的姿态。为达到这个要求，装配通常是在基座或工件托盘上进行，机器设计成在工位间传送工件托盘。装配机通常按传送工件托盘采用的系统来分类。因而，直线式装配机中的工件托盘是沿直滑道直线传送；回转式装配机中，工件托盘在一个圆周轨迹上运动。所有类型的机器中，工件托盘的传送可以是连续的或者是间歇的。1.4.1 连续式传送对于连续式传送，工件托盘一直以恒定的速度移动，同时工作头保持同步。当操作完成后，工作头回到初始位置，接着，再一次与工件托盘

23、保持同步；或者，工作头在工件托盘运动圆周轨迹的切线上移动。无论哪一种情况，都是在工作头与工件托盘保持同步的这段时间内完成装配操作。江海职业技术学院毕业设计7连续传送系统在自动装配中的应用有限，这是因为工作头和其相关联的设备通常体积巨大，因而必须保持固定。同时，在操作循环过程中，因为工作头和工件托盘都是移动的，在它们之间保持足够的对准精度也是很困难的。连续传送机在诸如食品加工和化妆品等行业上应用最广泛。1.4.2 间歇式传送间歇式传送是更为常用的适于自动装配的传送系统。工件托盘是间歇性传送，工作头保持固定。通常，所有工件托盘的传送是同时进行的，然后托盘保持固定一定时间以保证完成装配操作。这些机器

24、可以称为分度机，典型分度机的类型是回转式和直线式。对于回转式分度机，分度工作台依次把工件托盘停在不同的工作头下面，在工作头旋转一圈的过程中完成产品的装配。因而，在适当的工位上，成品在每个分度转位后可以从机器上移送拿走。直线型机器以相似的工作原理，但的，在这种情况下，成品是在每个分度转位后从传送线末端移送拿走。对于直线式机器，必须能保证空的工件托盘能返回到传送线的起始处。关于直线式装配机的传送机构一般是这两种类型中的一个：换向工件托盘或带式驱动工件托盘。换向工件传送系统内，工件托盘的长度等于一个分度转位过程中移动的距离。在装配线的始端和末端适于工件托盘定位，在这些位置上没有进行装配。在操作循环开

25、始的时候，在装配线末端的工件支座托盘是空的，一个机构推动工件托盘到达在装配末端的一个制动器，这个制动器转位工件托盘的位置，然后活塞退回，同时移送走在输送线末端的成品组件，通过回送传送机输送的来自上一次循环的空工件托盘被升起到装配线开始端的位置上。尽管这里描述的系统在垂直面内运转，工件托盘的回送可以在水平面内完成。这样的话，从装配线到回程输送机的传送机是较为简单的，但是需要占用更多的地面面积。实际上，当在水平面上运行时，更通常使用快速回送传送机进行分配和满足更多装配头和在其位置上相关联的传送设备。然而，这种系统有一个缺点，就是评估不同的工作头可能是困难的。使用换向工件托盘系统的一个更为不利的缺点

26、是，工件托盘自身必须要制造精确。例如在一个 20 工位机器上，如果每个工件托盘的长度有 0.025mm 的误江海职业技术学院毕业设计8差，那么在最后一个工位上，在直线上的误差将可能达到 0.50mm。在工作头的运转中，这个误差可能会引起严重的困难。然而，在直线式传送机中，在装配操作开始前，在传送中通常通过一个定位销最终定位和锁定。带式驱动工件托盘传送系统使用一个分度转位机构，这个机构用来驱动一个固定工件托盘的皮带或柔性钢带，工件托盘间距与工作头之间的距离相等。不是刚性地把工件托盘固定到带子，可能会使用一个固定推动工件托盘沿着导板前进的链条。这样的话，只要工件托盘不在最终位置上，链条分度转位就可

27、以使工件托盘离开，从而使定位销保证托盘与工作头保持一致。江海职业技术学院毕业设计9第二章 装配线总体方案设计2.1 圆盘式机油冷却器自动装配线的设计要求通过对圆盘式机油冷却器生产装配过程的分析，以及企业的实际状况和需求, 圆盘式机油冷却器自动装配线的设计有如下具体要求：1) 装配线要完成每日生产圆盘式机油冷却器 1200 件以上(每工作日以 8h计)；2) 装配线的占地面积尽量小，尽量节省制造成本；3) 保证圆盘式机油冷却器的装配精度，提高装配品质；4) 减轻工人的劳动强度。根据以上要求，要完成单件产品的装配需耗时：T8*60*60/1200=24s可知装配线的任何工位耗时都不得超过 24 秒

28、，这就要求设计有紧凑的结构和较高的装配效率，同时尽量减少人为因素对产品装配的影响，以达到较高的装配品质和效率。2.2 装配工艺的分析与确定圆盘式机油冷却器是由 9 片散热片、10 片水隔板、20 片焊料铜片、下盖下盒以及上盖上盒组成。考虑到上下盖、上下盒自动化装配技术比较难实现,故拟采用手工装配。另外在散热片和水隔板交替装配过程中,焊料铜片较薄不易自动化装配,所以先由手工将其和水隔板作为一体。而对于散热片、水隔板、以及铜片由于数量比较多( 分别为 9, 10 和 20 片),每层装配都要保证位置精确,不能装错数量和顺序,并且这是多次的重复劳动,耗时很大,因此该工位可以通过机械手交替装配实现自动

29、化。为此,设计一条半自动化的装配线比较适合目前的生产水平,该装配线将包括机械手工位,人工工位,压紧工位。2.2.1 机械手工位工艺分析与确定江海职业技术学院毕业设计10水隔板焊片(铜片)、水隔板、散热片的交替装配,在实现自动化装配的时候要考虑到如何更好的实现机械手的抓取。因为铜片面积小,中间多孔,无法用真空吸盘抓取；同时铜片很薄,质量轻,不易于磁吸盘分料抓取。所以对水隔板结构进行适应性改造,取消了水隔板与散热片之间的 20 层铜片钎料,采用复合材料(水隔板两面镀铜),或用事先由另外一个工序将水隔板和两面铜片焊合的水隔片做成整体取而代之,这样就可实现对水隔片总成和散热片的机械手自动装配。水隔片总

30、成和散热片都为薄片形状零件,其自动装配通过机械手动作实现。由于水隔片总成零件表面积不大,故采用磁盘式机械手装配；而对于散热片零件,其表面积较大,采用吸盘式机械手装配。这两个零件的装配顺序通过可编程控制器来控制。由于机械手的动作是程序化的,为了减少装配时间、提高装配精度,设计的机械手臂动作应尽量简单,用时尽量少。因此,在机械手工位的上料装置上设计了举升机构,将零件放到托盘上,利用举升机构将托盘举升到机械手能抓到零件的位置,从而使机械手每次只需下降到固定的高度就可以抓到工件。此外,考虑到每个工位不得超过 24s,而装配零件数量又很多,拟采用两个机械手工步的机械装配工位,以达到减少工时的目的。2.2

31、.2 手工工位工艺分析与确定圆盘式机油冷却器包含有上下盖和上下外壳,其装配量各为 1 片,且结构不利于机械手的抓取,因此采用人工装配。在装配之初,先由工人将下盖、铜焊片、下外壳依次放到工作台上,当芯子在机械手工位装配完成之后,再由另一位工人加上上盖、铜焊片、上外壳。同时,因为圆盘式机油冷却器在下一工位需要实现自动夹紧,所以还要加上一个压块。2.2.3 压紧工位工艺分析与确定在圆盘式机油冷却器装配完成所有零件的装配后,需要对圆盘式机油冷却器进行压紧,完成零件的最后装配。为了有利于实现装配自动化,节约装配时间,以及保证装配的可靠性和稳定性,通过在装配线中接入压力机来实现圆盘式机油冷却器的自动加压夹

32、紧。江海职业技术学院毕业设计112.3 装配线传送方案比较与确定按照自动装配的要求，装配线的结构可设计为圆盘回转式、直进式和矩形环转式。圆盘回转式装配线，结构较简单，定位精度易于保证，装配工位少，适用于装配零件数量少的中小型部件和产品，基础件可连续传送或间歇传送。但考虑到在本装配线中，有两个手工工位，它不宜与手动装配一起组合装配；且回转式占地面积较大，也不可驻料工作，工时较长，可行性差。直进式装配线，直进式包括非同步直进式和同步直进式。非同步直进式装配工位数不受限制，调整较灵活，基础件间歇传送。适用于自由节拍、装配工序复杂、手工装配与自动装配相组合的装配线上；而同步直进式的每个工位的生产节拍是

33、同步的，相对自由性较小。本装配线上要用随行夹具定位，并且还要解决随行夹具的返回装置，可行性好。矩形环转式装配线，拥有直进式的优点，占地面积大，可以两组装配线同时工作，节省工时。并且无需设计随行夹具的返回装置，只要一个换向装置。通过分析比较，结合企业实际，考虑到直进式传送占地面积小，造价低且能很好的满足生产要求，因此装配线拟采用步伐式直进装配线，用推杆推动夹具和工件步伐式间隙传送，其中要解决的难题是圆盘式机油冷却器的定位。2.4 机油冷却器定位方案的分析与确定江海职业技术学院毕业设计12 图 2-1 散热片通过对圆盘式圆盘式机油冷却器的结构分析,对其进行自动装配定位有以下两种定位方案:1) 根据

34、圆盘式机油冷却器各层散热片的空心部分由两根上下串通的孔道相连,一个圆孔,一个方孔, 如图 1 所示, 因此可以在夹具体上设置一个圆形销或方形销, 用中心孔和销来实现精确定位, 但是由于这两个孔分别作为进、出油用,机油通过这两根管道在芯子内部流动,而在圆盘式机油冷却器的下盖上则没有圆孔,在上盖上的方孔又比散热片上的要小,故两者难以适合用来定位。2) 考虑利用圆盘式机油冷却器中心孔附近有两个 3mm 的小孔, 且上下不通,该小孔是在散热片加工过程中产生的, 将其做成上下贯通的通孔,不影响产品的任何性能, 可行性强。通过上述分析, 具体的定位方案确定为: 将两个小孔做成上下贯通的通孔, 在夹具体上设

35、置两个长销,这样就实现了装配线的自动定位。但是由于定位销过于细长,装配中这定位销的导向部分会太细,刚度和强度会较弱。鉴于两小孔在冷却器的工作中不起任何作用,可对其结构适当修改加粗,即将小孔直径由原来的 3mm 扩大到 5mm,这样改进后用其定位的可行性大大提高。2.5 总体方案的设计江海职业技术学院毕业设计13根据分析,我们规划设计圆盘式机油冷却器自动装配线的方案。第一工位: 是在随行夹具到位后人工放上底座、托盘、下盖、下盒以及铜焊丝。第二工位: 使用两个机械手装配散热片和水隔片。其中散热片用吸盘式,水隔板用电磁式机械手,二者交替动作,进行芯子总成的装配。为提高效率,本工位采用两个同样的机械手

36、工步,第一工步装配 5 片散热片和 5 片水隔板,剩余的由第二工步完成。第三工位: 手工装配上壳、上盖以及焊片和压块。第四工位: 压力机自动压紧装配好的工件，并夹紧。最后压头复位,工件由工人取下。随行夹具也由一个气缸抽走,等待回送到装配线起点,以再次利用。图 2-2 机油冷却器自动装配线的方案江海职业技术学院毕业设计14第三章 自动装配线传送装置设计3.1 气缸的设计与选用气缸是气压传动中将压缩气体的压力能转换为机械能的气动执行元件。气缸有做往复直线运动的和做往复摆动的两类。做往复直线运动的气缸又可分为单作用、双作用、膜片式和冲击气缸 4 种。1.单作用气缸：仅一端有活塞杆，从活塞一侧供气聚能

37、产生气压，气压推动活塞产生推力伸出，靠弹簧或自重返回。2.双作用气缸：从活塞两侧交替供气，在一个或两个方向输出力。3.膜片式气缸：用膜片代替活塞，只在一个方向输出力，用弹簧复位。它的密封性能好，但行程短。4.冲击气缸：这是一种新型元件。它把压缩气体的压力能转换为活塞高速(1020 米/秒)运动的动能，借以做功。冲击气缸增加了带有喷口和泄流口的中盖。中盖和活塞把气缸分成储气腔、头腔和尾腔三室。它广泛用于下料、冲孔、破碎和成型等多种作业。做往复摆动的气缸称摆动气缸，由叶片将内腔分隔为二，向两腔交替供气，输出轴做摆动运动，摆动角小于 280。此外，还有回转气缸、气液阻尼缸和步进气缸等。3.1.1 气

38、缸的组成江海职业技术学院毕业设计15 气缸是由缸筒、端盖、活塞、活塞杆和密封件组成。1）缸筒 缸筒的内径大小代表了气缸输出力的大小。活塞要在缸筒内做平稳的往复滑动，缸筒内表面的表面粗糙度应达到 Ra0.8um。对钢管缸筒，内表面还应镀硬铬，以减小摩擦阻力和磨损，并能防止锈蚀。缸筒材质除使用高碳钢管外，还是用高强度铝合金和黄铜。小型气缸有使用不锈钢管的。带磁性开关的气缸或在耐腐蚀环境中使用的气缸，缸筒应使用不锈钢、铝合金或黄铜等材质。2）端盖 端盖上设有进排气通口，有的还在端盖内设有缓冲机构。杆侧端盖上设有密封圈和防尘圈，以防止从活塞杆处向外漏气和防止外部灰尘混入缸内。杆侧端盖上设有导向套，以提

39、高气缸的导向精度，承受活塞杆上少量的横向负载，减小活塞杆伸出时的下弯量，延长气缸使用寿命。导向套通常使用烧结含油合金、前倾铜铸件。端盖过去常用可锻铸铁，现在为减轻重量并防锈，常使用铝合金压铸，微型缸有使用黄铜材料的。3）活塞 活塞是气缸中的受压力零件。为防止活塞左右两腔相互窜气，设有活塞密封圈。活塞上的耐磨环可提高气缸的导向性，减少活塞密封圈的磨耗，减少摩擦阻力。耐磨环长使用聚氨酯、聚四氟乙烯、夹布合成树脂等材料。活塞的宽度由密封圈尺寸和必要的滑动部分长度来决定。滑动部分太短，易引起早期磨损和卡死。活塞的材质常用铝合金和铸铁，小型缸的活塞有黄铜制成的。4）活塞杆 活塞杆是气缸中最重要的受力零件

40、。通常使用高碳钢，表面经镀硬铬处理，或使用不锈钢，以防腐蚀，并提高密封圈的耐磨性。5）密封圈 回转或往复运动处的部件密封称为动密封，静止件部分的密封称为静密封。6）气缸工作时要靠压缩空气中的油雾对活塞进行润滑。也有小部分免润滑气缸。3.1.2 气缸的选择1.气缸类型的选择根据工作要求和条件，正确选择气缸的类型。要求气缸到达行程终端无冲江海职业技术学院毕业设计16击现象和撞击噪声应选择缓冲气缸；要求重量轻，应选轻型缸；要求安装空间窄且行程短，可选薄型缸；有横向负载，可选带导杆气缸；要求制动精度高，应选锁紧气缸；不允许活塞杆旋转，可选具有杆不回转功能气缸；高温环境下需选用耐热缸；在有腐蚀环境下，需

41、选用耐腐蚀气缸。在有灰尘等恶劣环境下，需要活塞杆伸出端安装防尘罩。要求无污染时需要选用无给油或无油润滑气缸等。2.气缸的安装形式根据安装位置、使用目的等因素决定。在一般情况下，采用固定式气缸。在需要随工作机构连续回转时（如车床、磨床等） ，应选用回转气缸。在要求活塞杆除直线运动外，还需作圆弧摆动时，则选用轴销式气缸。有特殊要求时，应选择相应的特殊气缸。3.作用力的大小即缸径的选择。根据负载力的大小来确定气缸输出的推力和拉力。一般均按外载荷理论平衡条件所需气缸作用力，根据不同速度选择不同的负载率，使气缸输出力稍有余量。缸径过小，输出力不够，但缸径过大，使设备笨重，成本提高，又增加耗气量，浪费能源

42、。在夹具设计时，应尽量采用扩力机构，以减小气缸的外形尺寸。4.活塞行程与使用的场合和机构的行程有关，但一般不选满行程，防止活塞和缸盖相碰。如用于夹紧机构等，应按计算所需的行程增加 1020mm 的余量。5.活塞的运动速度主要取决于气缸输入压缩空气流量、气缸进排气口大小及导管内径的大小。要求高速运动应取大值。气缸运动速度一般为 50800mm/s。对高速运动气缸，应选择大内径的进气管道；对于负载有变化的情况，为了得到缓慢而平稳的运动速度，可选用带节流装置或气液阻尼缸，则较易实现速度控制。选用节流阀控制气缸速度需注意：水平安装的气缸推动负载时，推荐用排气节流调速；垂直安装的气缸举升负载时，推荐用进

43、气节流调速；要求行程末端运动平稳避免冲击时，应选用带缓冲装置的气缸。 因此，本设计中，推动输送杆来回往复运动的气缸，外形结构示意图如图江海职业技术学院毕业设计173-1 所示图 3-1 气缸连接此气缸与输送杆的角耳结构如图 3-2 所示图 3-2 角耳带动定位销的小型气缸外形结构示意图如图 3-3 所示江海职业技术学院毕业设计18图 3-3 小气缸连接此气缸与定位销的角耳结构如图 3-4 所示图 3-4 角耳3.2 导轨的设计与选用3.2.1 导轨的设计要求导轨是本装配线的关键部件之一，其性能好坏，将直接影响工件的传送精度、装配精度以及装配线的承载能力和使用寿命。滑道设计应满足：导向精度、江海

44、职业技术学院毕业设计19耐磨性、低速运动平稳性、刚度、结构简单、工艺性好、便于间隙调整，具有良好的润滑和保护等要求。3.2.2 导轨设计程序及内容1.根据装配线的工作条件、性能特点，选择滑道的结构类型、截面形状和结构尺寸。2.计算滑道面的平均压强和最大压强，选择滑道材料、表面精加工和热处理方法，以及摩擦表面的硬度匹配。3.设计滑道间隙调整装置。4.设计滑道的润滑系统及防护装置。5.确定滑道的精度和技术要求。3.2.3 导轨的类型导轨按运动轨迹可分为直线运动导轨和圆周运动导轨；按工作性质可分为主运动导轨、进给运动导轨和调整导轨；按受力情况可分为开式导轨和闭式导轨；按导轨接触面的摩擦性质可分为滑动

45、导轨、滚动导轨和静压导轨。1、滑动贴塑导轨数控机床常用的直线运动滑动导轨的截面形状的组合形式主要有三角形一矩形、矩形-矩形两种。这两种导轨都具有刚度高，承载能力强，加工、检验和维修方便的特点。同时在运动导轨上都贴有塑料带，以减少“爬行” ，提高低速性能和导轨的寿命。贴塑导轨是在运动导轨的滑动面上贴上一层由化学材料组成的抗磨塑料薄膜软带，构成金属对塑料的摩擦形式，来提高导轨的耐磨性，降低摩擦系数。与之相配的支承导轨滑动面是经洋火钢和磨削加工的，其优点是：摩擦系数低，动、静摩擦系数接近，不易产生“爬行”现象。耐磨性高，化学稳定性好；可加工性能好，工艺简单，成本低等。贴塑导轨副的塑料软带一般粘贴在短

46、的动导轨上。圆形导轨应粘贴在下导轨面上，各种组合形式的滑动导轨均可粘贴。贴塑导轨有逐渐取代滚动导轨的趋势，不仅适用于数控机床，而且可用作江海职业技术学院毕业设计20其他各种类型的机床导轨，它在旧机床修理和数控化改造中可以减少对机床结构的修改，因而更加扩大了贴塑导轨的应用领域。2、滚动导轨滚动导轨液是在导轨面之间放置滚珠、液柱或液针等滚动体，导轨面之间为滚动摩擦。滚动导轨与滑动导轨相比，其优点是:灵敏度高，摩擦系数小，且其动、静摩擦系数相差很小，因而运动均匀，尤其是在低速移动时，不易出现“爬行”现象；定位精度高，重复定位精度可达 0.2um 牵引力小，移动轻便;磨损小，精度保持性好，使用寿命长。

47、但攘动导轨的抗振性差，对防护要求高，结构复杂，制造困难，成本高。为了提高数控机床移动部件的运动精度和定位精度，目前广泛采用滚动导轨。3、静压导轨静压导轨是将有一定压力的油液，通过节流器输送到导轨面上的油腔中，形成压力油膜，将相互接触的导轨表面隔开，使导轨工作表面处于纯液体摩擦。这种导轨的机械效率高，摩擦因数小(一般为 0.001-0.001)，从而使驱动功率大大降低，能长期保持导轨的导向精度。承载油膜有良好的吸振性，低速运动时不易产生“爬行” ，所以在机床上得到日益广泛的应用。这种导轨的缺点是结构复杂，需要备置一套专门的供油系统，油的清洁度要求较高。静压导轨可分为开式和闭式两大类。单根直线滑动

48、导轨截面形状如下图所示。江海职业技术学院毕业设计21图 3-5 V 形导轨（山形导轨、三角形导轨）对称形、非对称形图 3-6 矩形导轨（平导轨）图 3-7 燕尾槽形导轨图 3-8 圆柱形导轨江海职业技术学院毕业设计22本设计中采用双矩形的组合形式，其主要承受与主支承面相垂直的作用力，刚性好，承载能力大，加工维修容易。其结构示意图如图 3-9 所示图 3-9 导轨3.3 随行夹具的设计与选用 随行夹具主要是用来承载公件在装配线上运动的，因此在随行夹具上开一个略大于底座的槽，使得底座可以安放到随行夹具中。初定槽的深度为 10mm。同时可以用随行夹具来对装配体的各个零部件进行定位，考虑到在机油冷却器

49、上有工艺孔，所以要充分利用这点，在随行夹具上设计 2 根定位销实现定位。而定位销的高度是根据机油冷却器的装配高度来确定的，由于装配压紧后，装配体的总高度为 72+15=87mm，因此设计定位销的高度为 105mm。江海职业技术学院毕业设计23 随行夹具还有一个功能就是在压紧工位处可以用 T 型杆将随行夹具与机油冷却器分离出来。因此在随行夹具体上要设计一个 T 型槽，以利于 T 型拉杆可以顺利伸到随行夹具内部进行抽取工作。但 T 型槽不可以左右连贯打孔，否则传动装置上的棘爪就无法推动随行夹具。所以设计 T 型槽的深度为 80mm。 在机械手工位时，为了保证装配精度还需要对随行夹具精确定位，所以要

50、在随行夹具上设计一定位销孔。设计时要使得随行夹具在定位销的作用下，不能有向上的力，否则会把随行夹具连同机油冷却器一同掀起，装配质量下降。随行夹具在定位销的作用下，和对面滑道上的定位板紧紧接触，实现定位。图 3-10 随行夹具3.4 输送杆的设计与选用本设计中输送杆位于导轨内部，采用两块长矩形板相对放置的形式，其上安装有棘爪，通过一销轴将棘爪装在输送杆中间位置，销轴则通过开口销锁紧。输送杆来回运动，带动棘爪来回运动，实现对随行夹具（工件）的整体连续性传送。考虑到输送杆来回滑动不仅需要克服滑动摩擦消耗大量能量，而且输送江海职业技术学院毕业设计24杆自身磨损也会十分严重，因此，在整体结构上，将输送杆

51、设计为安装在滚动体（圆柱滚子）上，变滑动摩擦为滚动摩擦，如此便很省力了。其结构示意图如图 3-11 所示图 3-11 输送杆3.5 棘爪的设计与选用本设计中棘爪随推杆往复运动来推动随行夹具（工件）直线运动，其结构示意图如图 3-12 所示图 3-12 棘爪3.6 弹簧的设计与选用江海职业技术学院毕业设计253.6.1 弹簧的分类弹簧可分为压缩弹簧和拉伸弹簧两种。1.压缩弹簧：用途最广，在制造时，绕成分开的螺旋圈，使各圈有间隙（节距） ，以便受力收缩，保持有向两端伸张的张力。受最大负荷时，不能被完全压缩，必须在有效圈数间保留间隙，以免摩擦或其他物质嵌入，引起疲劳破坏。 弹簧自由长度应等于弹簧之实

52、长加上间隙，再加变形量。压缩弹簧为增加接触面，面应予磨平，以获取 6080%接触面。其端部形状有多种：两端坐圈，两端磨平等。乃各圈分绕，因能承受压力，两端可为开式或闭式或绕平或磨平。下述为一压缩弹簧必要资料：（1） 控制直径（Controlling diameter） （a）外径、 （b）内径、 （c）所套管之内径、 （d）所穿圆杆之外径。（2） 钢丝或钢杆之尺寸（Wire or bar size） 。（3） 材料（种类及等级） 。（4） 圈数：（a）总圈数及（b）右旋或左旋。（5） 末端之形式（Style of ends） 。（6） 在某一挠区长度下之负荷。（7） 一寸至几寸长度变化范围内之

53、负荷比率。（8） 最大体高“自由长” （Maximum solid height） 。（9） 运用时之最小压缩高。压缩弹簧(Compression Spring)乃变体弹簧第一种，由直筒型、锥形至缩、凸腰形，乃至各种尾端之变体，均可依设计成型。压缩弹簧(Compression Spring)为所有弹簧种类中最被广泛运用的一种，产品运用范围广及电子、电机、计算机、信息、汽机车、自行车、五金工具、礼品、玩具、乃至国防工业，因其设计与原理易于掌握，制造控制也最为单纯。2.拉伸弹簧：各圈绕成相互紧贴的螺旋圈或节距圈，受外力时向外伸长，保持有向中间收缩之力。拉簧钩分为多种：英式钩，德式钩，边耳钩，鱼尾钩

54、等。乃各圈紧密围绕，以使其能受力而拉长，各端绕一环圈（Loop） ，下述为一江海职业技术学院毕业设计26拉伸弹簧之必要资料： （1） 自由长度：（a）总长度、 （b）全部圈长、 （c）自钩圈内之长度。（2） 控制直径：（a）外径、 （b）内径、 （c）所套管之内径。（3） 钢丝尺寸“线径” 。（4） 材料（种类、等级） 。（5） 圈数：（a）总圈数及（b）右旋或左旋。（6） 末端之形式。（7） 钩内之负荷。（8） 负荷率、挠曲度、每寸磅数。（9） 最大拉伸长度。拉伸弹簧（Extension Spring）乃典型之弹簧即弹簧之代表，由直筒形至各种变体，乃至挂钩之各种形状均能依设计成型。拉伸弹簧（

55、Extension Spring）为压缩弹簧之反向运用，运用范围大致较无具体产品类别，但操作控制较压缩弹簧高一级。3.6.2 弹簧材料选择依据1)按弹簧使用环境来选择，主要有：耐腐蚀性、耐酸腐蚀性、耐碱腐蚀性、耐盐类腐蚀、耐水腐蚀性等；耐气候性；耐应力腐蚀性、耐疲劳腐蚀性等；耐磨损性等；耐温度性等；耐各种辐射性等。 2)按弹簧负荷特点来看，主要有：动态脉冲式循环负荷、变负荷、冲击负荷、腐蚀疲劳负荷、静载荷、大负荷及疲劳负荷等。 3)按弹簧力学性能和强度特点来选择，主要有：抗拉强度、屈服强度或屈强比、硬度、热硬性、断面收缩率、伸长率、冲击韧度、松弛性能、疲劳强度、断裂韧度等。4)按弹簧材料物理特

56、性来看，主要有：弹性模量、密度、电导率、电磁特性、热传递特点等。 5)按弹簧工艺特点来选择，主要有：压延加工性、切削性能、缠绕性能、扭转性能、弯曲性能、变形强化、固溶强化、析出强化、淬硬性、淬透性、脱碳性能、回火特性、时效性能、焊接性能等。江海职业技术学院毕业设计27 压簧在尺寸较小的情况下易发生失稳，因此最终决定选取拉簧。3.7 联轴器的设计与选用3.7.1 联轴器概述20 世纪后期，国内外联轴器产品发展很快，品种甚多、性能各异的各种联轴器满足了不同机器的要求。联轴器被广泛用于冶金、矿山、起重运输、造纸、通用等机械的传动，常用联轴器有膜片联轴器、齿式联轴器、梅花联轴器、滑块联轴器、鼓形齿式联

57、轴器、万向联轴器、安全联轴器、弹性联轴器及蛇形弹簧联轴器。联轴器有些已经标准化，选择时先应根据工作要求选定合适的类型，然后按照轴的直径计算扭矩和转速，再从有关手册中查出适用的型号，最后对某些关键零件作必要的验算。联轴器于各种不同主机产品配套使用，周围的工作环境比较复杂，如温度、湿度、水、蒸汽、粉尘、砂子、油、酸、碱、腐蚀介质、盐水、辐射等状况，是选择联轴器时必须考虑的重要因素之一。对于高温、低温、有油、酸、碱介质的工作质量，不宜选用以一般橡胶为弹性元件材料的挠性联轴器，应选择金属弹性元件挠性联轴器，例如膜片联轴器、蛇形弹簧联轴器等。3.7.2 联轴器的分类及特点联轴器种类繁多，按照被联接两轴的

58、相对位置和位置的变动情况，可以分为：1.固定式联轴器。主要用于两轴要求严格对中并在工作中不发生相对位移的地方，结构一般较简单，容易制造，且两轴瞬时转速相同，主要有凸缘联轴器、套筒联轴器、夹壳联轴器等。2.可移式联轴器。主要用于两轴有偏斜或在工作中有相对位移的地方，根据补偿位移的方法又可分为刚性可移式联轴器和弹性可移式联轴器。（1）刚性可移式联轴器利用联轴器工作零件间构成的动联接具有某一方向或几个方向的活动度来补偿，如牙嵌联轴器（允许轴向位移） 、十字沟槽联轴器（用来联接平行位移或角位移很小的两根轴） 、万向联轴器（用于两轴有较大偏斜角或在工作中有较大角位移的地方） 、齿轮联轴器（允许综合位移）

59、 、链条联轴器（允许有径向位移）等。江海职业技术学院毕业设计28（2）弹性可移式联轴器（简称弹性联轴器）利用弹性元件的弹性变形来补偿两轴的偏斜和位移，同时弹性元件也具有缓冲和减振性能，如蛇形弹簧联轴器、径向多层板簧联轴器、弹性圈栓销联轴器、尼龙栓销联轴器、橡胶套筒联轴器等。常用的精密联轴器有：弹性联轴器、膜片联轴器、波纹管联轴器、滑块联轴器、梅花联轴器、刚性联轴器。1.弹性联轴器(1)一体成型的金属弹性体；(2)零回转间隙、可同步运转；(3)弹性作用补偿径向、角向和轴向偏差；(4)高扭矩刚性和卓越的灵敏度；(5)顺时针和逆时针回转特性完全相同；(6)免维护、抗油和耐腐蚀性；(7)有铝合金和不锈

60、钢材料供选择；(8)固定方式主要有顶丝和夹紧两种。2.膜片联轴器(1)高刚性、高转矩、低惯性；(2)采用环形或方形弹性不锈刚片变形；(3)大扭矩承载，高扭矩刚性和卓越的灵敏度；(4)零回转间隙、顺时针和逆时针回转特性相同；(5)免维护、超强抗油和耐腐蚀性；(6)双不锈钢膜片可补偿径向、角向、轴向偏差，单膜片则不能补偿径向偏差。3.波纹管联轴器(1)无齿隙、扭向刚性、连接可靠、耐腐蚀性、耐高温；(2)免维护、超强抗油，波纹管形结构补偿径向、角向和轴向偏差，偏差存在的情况下也可保持等速作动；(3)顺时针和逆进针回转特性完全相同；(4)波纹管材质有磷青铜和不锈钢供选择；江海职业技术学院毕业设计29(