機(jī)油冷卻器自動(dòng)裝備線(xiàn)壓緊工位裝備設(shè)計(jì)

1、第一章 引 言隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率不斷提高，熱負(fù)荷也越來(lái)越大，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)的可靠性提出了更高的要求。而機(jī)油的溫度是影響可靠性最主要的因素之一。機(jī)油溫度過(guò)高，其粘度和穩(wěn)定性顯著下降，氧化變質(zhì)加劇，機(jī)油的壓力偏低，潤(rùn)滑性能顯著下降，這容易造成燒瓦軸、燒曲軸、缸套拉傷等故障。因此，為控制發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油的溫度，保證各部件可靠而有效的潤(rùn)滑，當(dāng)機(jī)油的溫度超過(guò)一定值時(shí)，就應(yīng)該使用一定的裝置使其降低到合理的范圍，機(jī)油冷卻器就是用來(lái)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑用機(jī)油進(jìn)行冷卻的裝置，它可以保持發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)下可靠的潤(rùn)滑，降低發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的磨損，提高其工作可靠性和壽命，同時(shí)由于潤(rùn)滑性能得到保證，也就間接地降低了發(fā)

2、動(dòng)機(jī)本體的制造精度，所以機(jī)油冷卻器對(duì)車(chē)載發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)是必不可少的配套裝置。目前，圓盤(pán)式機(jī)油冷卻器由于其結(jié)構(gòu)緊湊、冷卻效果好得到廣泛應(yīng)用，市場(chǎng)需求不斷增加，預(yù)計(jì)今年揚(yáng)州通洋機(jī)油冷卻器有限公司產(chǎn)量將達(dá)到40萬(wàn)件。冷卻器中有一個(gè)芯子總成，它由多層空心圓盤(pán)狀散熱片組成，各層之間有一層水隔板，他們交替地堆疊起來(lái)并通過(guò)釬焊焊接在一起。芯子總成與冷卻器下殼之間也是以釬焊實(shí)現(xiàn)連接與密封的。各層散熱片的空心部分由兩根上下串通的孔道相連，一個(gè)圓孔，一個(gè)方孔，分別作為進(jìn)、出油孔，機(jī)油通過(guò)這兩根管道在芯子總成內(nèi)部流動(dòng)，而水在芯子總成與冷卻器外殼之間的空腔循環(huán)。二者是完全隔開(kāi)的，這樣就實(shí)現(xiàn)了機(jī)油和水的熱交換。1.1課題的

3、來(lái)源、意義課題的來(lái)源本課題是揚(yáng)州通洋機(jī)油冷卻器廠(chǎng)的委托項(xiàng)目。該廠(chǎng)現(xiàn)有采用的是人工裝配。在芯子總成裝配中，工人僅用一面一孔定位（套筒固定散熱片中心孔），周向定位完全是靠人工調(diào)整，最后用長(zhǎng)銷(xiāo)，利用散熱片的圓孔矯正定位。然后再由另外一名工人拿到壓力機(jī)上，加壓塊和螺母（機(jī)油冷卻器的中心孔內(nèi)插有一底部聯(lián)結(jié)一圓盤(pán)的長(zhǎng)銷(xiāo)，長(zhǎng)銷(xiāo)的另一端加工有螺紋，墊入一塊壓塊后，旋入螺母），按動(dòng)氣動(dòng)按鈕對(duì)機(jī)油冷卻器進(jìn)行預(yù)緊，然后手工拔除長(zhǎng)銷(xiāo)，再加壓保壓，手工旋緊螺母，最后通過(guò)按鈕松開(kāi)冷卻器?？梢钥闯稣麄€(gè)裝配過(guò)程顯得很復(fù)雜，而且都離不開(kāi)人的應(yīng)變性，智能性?；谑袌?chǎng)的需求，要擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，因此揚(yáng)州通洋機(jī)油冷卻器廠(chǎng)委托李益民老師設(shè)

4、計(jì)一套自動(dòng)裝配線(xiàn)，來(lái)提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，保證產(chǎn)品質(zhì)量，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 課題的意義本項(xiàng)目的創(chuàng)新之處在于采用機(jī)電氣一體化的自動(dòng)化技術(shù)來(lái)解決制約機(jī)油冷卻器產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量提高的裝配工藝的瓶頸，實(shí)現(xiàn)由人工裝配向自動(dòng)化裝配的轉(zhuǎn)變。目前機(jī)油冷卻器自動(dòng)裝配線(xiàn)的研制開(kāi)發(fā)在國(guó)內(nèi)同類(lèi)型生產(chǎn)企業(yè)尚屬首次。隨著我國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，汽車(chē)工業(yè)得到了迅猛的發(fā)展，揚(yáng)州市的汽車(chē)工業(yè)已成為揚(yáng)州多個(gè)優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)中的一個(gè)，我市的水箱、油箱、活塞環(huán)等在業(yè)內(nèi)具有一定優(yōu)勢(shì)，目前揚(yáng)州正努力成為全國(guó)乃至世界的汽車(chē)零部件基地。而機(jī)油冷卻器可以保持發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)下可靠的潤(rùn)滑。提高其工作可靠性和壽命，降低發(fā)動(dòng)機(jī)本體的制造精度，對(duì)于車(chē)載發(fā)動(dòng)機(jī)

5、來(lái)說(shuō)是必不可少的配套裝置。圓盤(pán)機(jī)油冷卻器由于其結(jié)構(gòu)及性能的優(yōu)勢(shì)，在機(jī)油冷卻器市場(chǎng)中的需求越來(lái)越大。通過(guò)本項(xiàng)目的研制開(kāi)發(fā)，促進(jìn)圓盤(pán)機(jī)油冷卻器產(chǎn)品制造企業(yè)的制造裝備的技術(shù)進(jìn)步，降低產(chǎn)品的制造成本，保證產(chǎn)品的裝配質(zhì)量，提高產(chǎn)品的裝配工作效率從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率。以適應(yīng)企業(yè)擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，及時(shí)應(yīng)對(duì)國(guó)內(nèi)外客戶(hù)的訂貨需求。因此本項(xiàng)目的實(shí)施對(duì)企業(yè)的發(fā)展、技術(shù)進(jìn)步及創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益都具有十分重要的意義，同時(shí)也對(duì)揚(yáng)州努力成為全國(guó)乃至世界的汽車(chē)零部件基地起到推動(dòng)作用。第二章 總體方案設(shè)計(jì)2.1機(jī)油冷卻器自動(dòng)裝配線(xiàn)的設(shè)計(jì)要求廠(chǎng)方要求裝配線(xiàn)的總長(zhǎng)不超過(guò)5米，裝配線(xiàn)要達(dá)到單班（8小時(shí)）日產(chǎn)1200件以上

6、。完成單件裝配平均耗時(shí) :因此裝配線(xiàn)的任何工位耗時(shí)都不得超過(guò)24秒。這就要求本設(shè)計(jì)要達(dá)到緊湊的結(jié)構(gòu)和較高的裝配效率的統(tǒng)一，在設(shè)計(jì)中，我們要充分地考慮裝配質(zhì)量、效率和成本。2.2裝配方案設(shè)計(jì)裝配工藝分析與確定本課題的難點(diǎn)在于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜（詳見(jiàn)圖2-1機(jī)油冷卻器爆炸圖），機(jī)油冷卻器的自動(dòng)化裝配，由于受其組成零件的不同類(lèi)型及形狀限制，很難實(shí)現(xiàn)其全部零件的全部自動(dòng)化裝配。由圖可知裝配過(guò)程中大量重復(fù)性動(dòng)作主要集中在水隔板焊片（銅片）、水隔板、散熱片的交替裝配上。在本設(shè)計(jì)開(kāi)始之前，芯子總成的手工裝配效率很低，主要是由于散熱片、水隔板、以及銅片的數(shù)量比較多（分別為11、12和24片），每層裝配都要保證位

7、置精確，并且不能裝錯(cuò)數(shù)量和順序，否則產(chǎn)品會(huì)不合格。這是多次的重復(fù)勞動(dòng)，耗時(shí)很大。因此該工位可以通過(guò)機(jī)械手交替裝配實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。上下蓋和上下外殼的裝配量很?。ǜ鳛?片），而且結(jié)構(gòu)不利于機(jī)械手的抓取，因此采用人工裝配。水隔板焊片（銅片）、水隔板、散熱片的交替裝配在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化裝配的時(shí)候要考慮到如何更好的實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的抓取。因?yàn)殂~片面積小，中間多孔，無(wú)法用真空吸盤(pán)抓?。挥忠?yàn)殂~片很薄，質(zhì)量輕，不易于磁吸盤(pán)分料抓取。所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)前打算對(duì)水隔板結(jié)構(gòu)進(jìn)行適應(yīng)性改造，取消了水隔板與散熱片之間的24層銅片釬料，采用復(fù)合材料（水隔板兩面鍍銅），或用事先由另外一個(gè)工序?qū)⑺舭鍒D2-1機(jī)油冷卻器爆炸示意圖和兩面銅片焊合

8、的水隔片總成取而代之。這樣就可實(shí)現(xiàn)對(duì)水隔片總成和散熱片的機(jī)械手自動(dòng)裝配。又考慮到每個(gè)工位不得超過(guò)24秒，而裝配零件數(shù)又很多，我們決定把機(jī)械裝配工位設(shè)計(jì)為兩個(gè)機(jī)械手工步，以達(dá)到減少工時(shí)的目的。水隔片總成和散熱片都為薄片形狀零件，其自動(dòng)裝配通過(guò)機(jī)械手動(dòng)作實(shí)現(xiàn)。由于水隔片總成零件表面積不大，故考慮采用磁盤(pán)式機(jī)械手裝配；而對(duì)于散熱片零件，其表面積較大，可采用吸盤(pán)式機(jī)械手裝配。這兩個(gè)零件的裝配順序通過(guò)可編程控制器來(lái)控制。在機(jī)油冷卻器裝配完成主要所有零件的裝配后，需要對(duì)機(jī)油冷卻器進(jìn)行壓緊，然后再夾緊，完成零件的最后裝配?，F(xiàn)有的人工裝配時(shí)該工序是通過(guò)螺旋夾緊，即把機(jī)油冷卻器通過(guò)中心孔套在一個(gè)中間插有長(zhǎng)銷(xiāo)（長(zhǎng)

9、銷(xiāo)的另一端加工有螺紋）的底座上，墊入一塊壓塊后，按下氣動(dòng)壓頭開(kāi)關(guān)，在壓頭壓緊冷卻器時(shí)手工旋入螺母進(jìn)行夾緊。現(xiàn)在自動(dòng)化裝配線(xiàn)上，為了有利于實(shí)現(xiàn)裝配自動(dòng)化，節(jié)約裝配時(shí)間，以及保證裝配的可靠性和穩(wěn)定性，我們通過(guò)壓力機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)油冷卻器的自動(dòng)壓力夾緊。裝配線(xiàn)傳送方案的比較與確定：按照自動(dòng)裝配的要求，裝配機(jī)（線(xiàn)）的結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)為圓盤(pán)回轉(zhuǎn)式、直進(jìn)式和矩形環(huán)轉(zhuǎn)式。方案一：回轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，定位精度易于保證，裝配工位少，適用于裝配零件數(shù)量少的中小型部件和產(chǎn)品，基礎(chǔ)件可連續(xù)傳送或間歇傳送。但是在本裝配中，我們還有兩個(gè)手工工位，它不宜與手動(dòng)裝配一起組合裝配。且占地面積較大，也不可駐料工作，工時(shí)較長(zhǎng)。可行性差。方案二：

10、直進(jìn)式，直進(jìn)式包括非同步直進(jìn)式和同步直進(jìn)式。非同步直進(jìn)式裝配工位數(shù)不受限制，調(diào)整較靈活，基礎(chǔ)件間歇傳送。適用于自由節(jié)拍、裝配工序復(fù)雜、手工裝配與自動(dòng)裝配相組合的裝配線(xiàn)上。同步直進(jìn)式的每個(gè)工位的生產(chǎn)節(jié)拍是同步的，相對(duì)自由性較小。本案例要用隨行夾具定位，并且解決隨行夾具的返回裝置。這里隨行夾具在壓緊工位的卸與之后的自動(dòng)上裝是難點(diǎn)較大的設(shè)計(jì)?？尚小７桨溉壕匦苇h(huán)轉(zhuǎn)式，擁有直進(jìn)式的優(yōu)點(diǎn)，占地面積大，可以?xún)山M裝配線(xiàn)同時(shí)工作，節(jié)省工時(shí)。并且無(wú)需設(shè)計(jì)隨行夾具的返回裝置，只要一個(gè)換向裝置。可行。 廠(chǎng)方要求占地面積較小，生產(chǎn)線(xiàn)不得超過(guò)5米，基于廠(chǎng)方的意見(jiàn)與分析我們采用同步直進(jìn)式裝配線(xiàn)。2.3 總體方案的確定結(jié)合以上對(duì)機(jī)油冷卻器的裝配工藝的分析，機(jī)油冷卻器自動(dòng)裝配線(xiàn)的裝配工序和裝配方法為：圖2-2裝配線(xiàn)流程圖第一工位：這一工位是在隨行夾具到位后人工放上底座、下蓋、下盒以及銅焊絲，并可能在底座和下蓋間放上一張石棉紙，以防止入爐焊接過(guò)程中夾具體損傷下蓋表面。第二工位：這一工位使用兩個(gè)機(jī)械手裝配散熱片和水隔片總成。其中散熱片用吸盤(pán)式，水隔板用電磁式機(jī)械手。二者交替動(dòng)作，進(jìn)行芯子總成的裝配