機油冷卻器自動裝備線壓緊工位裝備設(shè)計

1、第一章 引 言隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和功率不斷提高，熱負(fù)荷也越來越大，對發(fā)動機潤滑系統(tǒng)的可靠性提出了更高的要求。而機油的溫度是影響可靠性最主要的因素之一。機油溫度過高，其粘度和穩(wěn)定性顯著下降，氧化變質(zhì)加劇，機油的壓力偏低，潤滑性能顯著下降，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)動機機油的溫度，保證各部件可靠而有效的潤滑，當(dāng)機油的溫度超過一定值時，就應(yīng)該使用一定的裝置使其降低到合理的范圍，機油冷卻器就是用來對發(fā)動機潤滑用機油進(jìn)行冷卻的裝置，它可以保持發(fā)動機工作狀態(tài)下可靠的潤滑，降低發(fā)動機零部件的磨損，提高其工作可靠性和壽命，同時由于潤滑性能得到保證，也就間接地降低了發(fā)

2、動機本體的制造精度，所以機油冷卻器對車載發(fā)動機來說是必不可少的配套裝置。目前，圓盤式機油冷卻器由于其結(jié)構(gòu)緊湊、冷卻效果好得到廣泛應(yīng)用，市場需求不斷增加，預(yù)計今年揚州通洋機油冷卻器有限公司產(chǎn)量將達(dá)到40萬件。冷卻器中有一個芯子總成，它由多層空心圓盤狀散熱片組成，各層之間有一層水隔板，他們交替地堆疊起來并通過釬焊焊接在一起。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，一個圓孔，一個方孔，分別作為進(jìn)、出油孔，機油通過這兩根管道在芯子總成內(nèi)部流動，而水在芯子總成與冷卻器外殼之間的空腔循環(huán)。二者是完全隔開的，這樣就實現(xiàn)了機油和水的熱交換。1.1課題的

3、來源、意義課題的來源本課題是揚州通洋機油冷卻器廠的委托項目。該廠現(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，最后用長銷，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上，加壓塊和螺母（機油冷卻器的中心孔內(nèi)插有一底部聯(lián)結(jié)一圓盤的長銷，長銷的另一端加工有螺紋，墊入一塊壓塊后，旋入螺母），按動氣動按鈕對機油冷卻器進(jìn)行預(yù)緊，然后手工拔除長銷，再加壓保壓，手工旋緊螺母，最后通過按鈕松開冷卻器?？梢钥闯稣麄€裝配過程顯得很復(fù)雜，而且都離不開人的應(yīng)變性，智能性?；谑袌龅男枨螅獢U大生產(chǎn)規(guī)模，因此揚州通洋機油冷卻器廠委托李益民老師設(shè)

4、計一套自動裝配線，來提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，保證產(chǎn)品質(zhì)量，減輕工人的勞動強度。 課題的意義本項目的創(chuàng)新之處在于采用機電氣一體化的自動化技術(shù)來解決制約機油冷卻器產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量提高的裝配工藝的瓶頸，實現(xiàn)由人工裝配向自動化裝配的轉(zhuǎn)變。目前機油冷卻器自動裝配線的研制開發(fā)在國內(nèi)同類型生產(chǎn)企業(yè)尚屬首次。隨著我國現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，汽車工業(yè)得到了迅猛的發(fā)展，揚州市的汽車工業(yè)已成為揚州多個優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)中的一個，我市的水箱、油箱、活塞環(huán)等在業(yè)內(nèi)具有一定優(yōu)勢，目前揚州正努力成為全國乃至世界的汽車零部件基地。而機油冷卻器可以保持發(fā)動機工作狀態(tài)下可靠的潤滑。提高其工作可靠性和壽命，降低發(fā)動機本體的制造精度，對于車載發(fā)動機

5、來說是必不可少的配套裝置。圓盤機油冷卻器由于其結(jié)構(gòu)及性能的優(yōu)勢，在機油冷卻器市場中的需求越來越大。通過本項目的研制開發(fā)，促進(jìn)圓盤機油冷卻器產(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)擴大生產(chǎn)規(guī)模，及時應(yīng)對國內(nèi)外客戶的訂貨需求。因此本項目的實施對企業(yè)的發(fā)展、技術(shù)進(jìn)步及創(chuàng)造良好的經(jīng)濟效益與社會效益都具有十分重要的意義，同時也對揚州努力成為全國乃至世界的汽車零部件基地起到推動作用。第二章 總體方案設(shè)計2.1機油冷卻器自動裝配線的設(shè)計要求廠方要求裝配線的總長不超過5米，裝配線要達(dá)到單班（8小時）日產(chǎn)1200件以上

6、。完成單件裝配平均耗時 :因此裝配線的任何工位耗時都不得超過24秒。這就要求本設(shè)計要達(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)計裝配工藝分析與確定本課題的難點在于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜（詳見圖2-1機油冷卻器爆炸圖），機油冷卻器的自動化裝配，由于受其組成零件的不同類型及形狀限制，很難實現(xiàn)其全部零件的全部自動化裝配。由圖可知裝配過程中大量重復(fù)性動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)計開始之前，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，并且不能裝錯數(shù)量和順序，否則產(chǎn)品會不合格。這是多次的重復(fù)勞動，耗時很大。因此該工位可以通過機械手交替裝配實現(xiàn)自動化。上下蓋和上下外殼的裝配量很小（各為1片），而且結(jié)構(gòu)不利于機械手的抓取，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現(xiàn)自動化裝配的時候要考慮到如何更好的實現(xiàn)機械手的抓取。因為銅片面積小，中間多孔，無法用真空吸盤抓取；又因為銅片很薄，質(zhì)量輕，不易于磁吸盤分料抓取。所以我們在設(shè)計前打算對水隔板結(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工序?qū)⑺舭鍒D2-1機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。這樣就可實現(xiàn)對水隔片總成和散熱片的機械手自動裝配。又考慮到每個工位不得超過24秒，而裝配零件數(shù)又很多，我們決定把機械裝配工位設(shè)計為兩個機械手工步，以達(dá)到減少工時的目的。水隔片總成和散熱片都為薄片形狀零件，其自動裝配通過機械手動作實現(xiàn)。由于水隔片總成零件表面積不大，故考慮采用磁盤式機械手裝配；而對于散熱片零件，其表面積較大，可采用吸盤式機械手裝配。這兩個零件的裝配順序通過可編程控制器來控制。在機油冷卻器裝配完成主要所有零件的裝配后，需要對機油冷卻器進(jìn)行壓緊，然后再夾緊，完成零件的最后裝配?，F(xiàn)有的人工裝配時該工序是通過螺旋夾緊，即把機油冷卻器通過中心孔套在一個中間插有長銷（長

9、銷的另一端加工有螺紋）的底座上，墊入一塊壓塊后，按下氣動壓頭開關(guān)，在壓頭壓緊冷卻器時手工旋入螺母進(jìn)行夾緊。現(xiàn)在自動化裝配線上，為了有利于實現(xiàn)裝配自動化，節(jié)約裝配時間，以及保證裝配的可靠性和穩(wěn)定性，我們通過壓力機來實現(xiàn)機油冷卻器的自動壓力夾緊。裝配線傳送方案的比較與確定：按照自動裝配的要求，裝配機（線）的結(jié)構(gòu)可設(shè)計為圓盤回轉(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，我們還有兩個手工工位，它不宜與手動裝配一起組合裝配。且占地面積較大，也不可駐料工作，工時較長。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、手工裝配與自動裝配相組合的裝配線上。同步直進(jìn)式的每個工位的生產(chǎn)節(jié)拍是同步的，相對自由性較小。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上裝是難點較大的設(shè)計?？尚?。方案三：矩形環(huán)轉(zhuǎn)式，擁有直進(jìn)式的優(yōu)點，占地面積大，可以兩組裝配線同時工作，節(jié)省工時。并且無需設(shè)計隨行夾具的返回裝置，只要一個換向裝置?？尚?。 廠方要求占地面積較小，生產(chǎn)線不得超過5米，基于廠方的意見與分析我們采用同步直進(jìn)式裝配線。2.3 總體方案的確定結(jié)合以上對機油冷卻器的裝配工藝的分析，機油冷卻器自動裝配線的裝配工序和裝配方法為：圖2-2裝配線流程圖第一工位：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，以防止入爐焊接過程中夾具體損傷下蓋表面。第二工位：這一工位使用兩個機械手裝配散熱片和水隔片總成。其中散熱片用吸盤式，水隔板用電磁式機械手。二者交替動作，進(jìn)行芯子總成的裝配