基于PAC Systems RX3i的变速器轴用卡簧装配机智能化设计

沈冰斌 吴瑞明

摘 要：汽车变速轴卡簧装配多为人工完成，随着人工费用不断上升，企业成本加大，人工装配存在着费力、费时、安全隐患等问题，装配人员需要经过一段时间的培训，掌握一定技巧后才能上岗，而变速器轴用卡簧自动装配机可以解决这些问题。本文设计的装配机模拟一个多工位的工作台，用限位和顺序运作实现一系列流程，实现人工装配过程，完成卡簧自动装配，多平台设计实现培训和装配一体化。

关键词：PLC 卡簧 PAC系统

中图分类号：TM301 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）01（a）-0005-02

Abstract：Assembly of transmission shaft snap spring is manually. With the rising of labor costs， manual assembly become time-consuming， security risks and other issues. Automobile assembly machine give the chance of training. Mastering certain skills is benefit from intelligent assembly machine of transmission shaft snap spring. In this paper， the design of the assembly machine can simulate multi station work station. Multi platform design to achieve the integration of training and assembly.

Key Words：PLC；Snap spring； PAC system

据调查，汽车变速箱的装配采用流水线的方式，而卡簧装配，因为涉及技巧和力量的原因，依旧使用人工装配的方法。操作工易产生疲劳，速度跟不上其他组件的运输速度，影响生产效率。如果将卡簧装配自动化，既能够保证精度，减少劳动强度，也可保证产品的合格率。

1 变速器轴用卡簧装配机的机械设计

该装配机有如下四个部分组成：推送台、工作台、轴座组件、丝杆升降台。图1为该机械部分的3D图，图2为该机械部分的斜二侧图。

（1）推送台：将卡簧往前推送使其落到过渡套，为曲柄滑块机构，滑块不断进行往复运动，使得卡簧顺次被推向过渡套。摇杆的转动由电机的正反转控制，通过限位开关，确定摇杆转动的具体位置。

（2）工作台：由电机带动平台的旋转。位置1为卡簧掉落在过渡套上的中心，位置2为轴座的中心。为使过度套在转动过程中不至于移位，导致动作终止，在工作台的确定位置设计一个过度套外径同大小圆孔，定位。

（3）轴座组件：用于轴的定位，完成卡簧的装配，为使在拿取轴的时候，轴座内孔不至于磨损，在轴座上再放置一个轴套。

（4）丝杆升降台：丝杆升降的工作台，其重要组件为机械手、丝杠、蜗轮蜗杆电机、直流电机。机械手的开合通过蜗轮蜗杆电机的正反转实现，由于蜗轮蜗杆有自锁能力，因此当机械手为抓取过渡套而闭合到一定位置时，依旧保持一定的抓取力。机械手的升降是由丝杆下方的直流电机控制，其通过联轴器带动丝杆正反转，从而实现机械手的升降。

装配动作：卡簧推入过渡套→工作台转至位置2→机械手下降至过渡套的中间位置→机械手夹紧→丝杆旋转，机械手上升→工作台转至位置1→丝杆反向旋转，机械手下降，到限定位置→机械手松开（完成过渡套放置）→丝杆旋转，机械手上升到限定位置→机械手夹紧，丝杆反向旋转，机械手下降将卡簧下压至装配位置→机械手松开，丝杆旋转，机械手上升至过渡套的中间位置，夹紧→丝杆旋转，机械手上升至限定位置→工作台转至位置2→机械爪松开（过渡套放回工作台）→工作台转至位置1。

2 变速器轴用卡簧装配机的控制设计

控制模块主要由触摸屏、模拟量输出、模拟量输入、CPU和电源这五部分组成。为了实现功能的完整化，设计了急停、单步、复位这几项功能，并在触摸屏的界面上设置了选择模式，建立电机监控模式。

在程序的起始，判断推送电机的起始位置是个关键。设计程序互锁功能。图3为判断推送电机起始位置的程序（见图3）。

为解决装配培训和项目的兼容性，一机多用，设计了卡簧自动装配机装配实训控制系统，开发了GE PLC和三菱PLC兼容控制柜，实现装配培训和电气培训功能。如图4和图5。

3 结语

变速器轴用卡簧装配机作为机器换人自动化装配，一个操作工可以兼顾2～4台设备，效率比人工装配提高4倍，返工率基本为0.1%以下，大大提高了生产效率。有了GE PAC/三菱PLC兼容机器换人控制系统，还可以实现电气自动化的实训。多功能多PLC平台的设计，除了自动化装配和培训外，还可以作为一种教学仪器推广。

参考文献

[1] 史国生.电气控制与可编程控制器技术实训教程[M].北京：化学工业出版社，2014.

[2] 瞿晓.电工电子技术[M].北京：中国电力出版社，2009.

[3] 濮良贵，陈国定，吴立言.机械设计[M].北京：高等教育出版社，2013.

[4] 陈立周.机械优化设计方法[M].北京：冶金工业出版社，2005.