胶管与多通接头自动装配方法与装备设计探索

2020-12-22瞿秋海

时代农机 2020年4期

瞿秋海

（盖茨液压技术（常州）有限公司，江苏常州 213022）

在汽配制造行业中，汽车雨刷洗涤器的生产包括胶管与多通接头装配的工序。在传统模式下，主要采用手工装配方式，存在着时间长、劳动强度大等问题，过程中还容易受到人为主观因素影响，导致产品质量降低。为了改善这种情况，要加强胶管与多通接头自动装配装配方法与装备设计的研究，可以适应发展的需求。

1 自动化装配特点

1.1 胶管与多通接头装配特点

胶管与多通接头装配特点和材质及安装中作力的变化问题有很大关系，因此要加强研究。采用手工方式装配胶管与多通接头的时候，在实际操作中，需要一只手夹持住胶管的一段，另一只手捏住多通接头，将多通接头的一个通位对准胶管开口，将通位圆台头挤入到胶管中去，在这种情况下，胶管在自身弹性变形下会产生弹性力，从而包紧多通接头通位。胶管一般都是橡胶制品，和硬管有着明显差异，胶管具有可弯曲性的特点，自身有弹性。在夹持胶管的时候不能过于用力，被是的胶管端部被挤压变形，这样就无法与多通接头装配。当然也不能用力太小，胶管很有可能会滑脱，要合理去拿捏。胶管内径要小于通位外径，将胶管装配到多通接头通位上的时候，胶管会胀大。多通接头有多个成不同或者相同角度分布的通位，所有的同为在直线汇聚一点，采用自动化装配技术，就要对每个通位进行胶管安装。装配中必须保持通位头和胶管口同轴，要具有一定的柔性，避免受到刚性冲击影响对多通接头造成破坏[1]。

1.2 自动化装配方法

通过分析胶管与多通接头装配的特点，对自动化装配方法进行研究，面临的技术难点主要有，胶管与多通接头准确安装；尽可能减少多通接头装夹次数，一次性完整装配；选择合适的胶管夹持方式；自动化装配设备的控制方式；多通接头装夹方式。

根据手工装配方式以及利用冲压力装配过盈配合零件的生产方式，在此基础上设计出与其相类似的冲压装置，可以带动多通接头挤压进胶管口内，这样就完成了装配。运用冲压装置可以保证多通接头通位与胶管保持同轴，而且多通接头装夹方式在冲击力的影响下不会出现偏差，确保达到装配标准。

要想实现多通接头一次性装夹完成所有装配，要求工作台具有回转的功能，可以使多通接头每次安装完一个通位后就可以通过转位让下一个通位与胶管保持同轴，工作台的回转中心要与多通接头通位所在的直线汇聚点重合。考虑到多通接头要直线冲击，与胶管进行装配，自身又要转位，所以工作要要具有分离的功能，才能满足实际需求。

胶管夹持装置在夹持胶管时有合适的力度，不能过大或者过小，控制在一定范围之内。另外要注意避免胶管胀大影响到与多通接头的装配，甚至对接头产生损坏。在这种情况下，可以采用阶梯园槽的方式，半径比胶管略小的部分夹持胶管，比胶管大的部分预留胀大空间，园槽方式具有明显优势，可以避免胶管出现挤压的情况[2]。

为了实现更好的控制，自动化装配要利用机械联动装置，通过凸轮机构完成工作台分离及胶管的夹持，可以减少动力原件，有效运用气动原件，从而实现电气控制。

通过以上对自动化装配方法的研究，可以清楚了解到运行程序，整个装置通过多通接头夹具一次性装夹多通接头，胶管放入胶管装夹装置中去，根据接头的通数选择分度模式类型、运行设备，完成对工作台的分离工作。气缸带动工作台使多通接头初始位置通位实现装配，工作台复位，再根据分度模式，多通接头转动相应角度，让下一个等待装配通位进入与胶管同轴方位，直到完成所有通位与胶管装配，拆卸工件，安装下一个多通接头。

2 装配设备设计

2.1 整机结构及三维建模

为了实现多通接头与胶管自动化装配的功能，要对整机结构进行全面设计，主要包括多通接头送进装置、回转式多工位工作台、胶管装夹装置、多通接头夹具、分度控制模块五大功能部件。

2.2 多工位回转工作台

多工位回转工作台是多通接头夹具的承载平台，设计时要满足多工位、同轴度、精准度等要求，工作台不仅可以上下分离，而且能够保证多通接头与胶管同轴装配，自身回转完成多通接头不同通位切换。

多通接头夹具通过铰制螺钉与安装台联接，多通接头夹具类型比较多，可以满足不同类型多通接头的使用。多工位回转工作台处于自身转位状态的时候，浮动轴与转轴处于闭合状态，保证扭矩有效传输到工作台，保证多通接头完成通位切换。处于上下分离状态的时候，浮动轴与转轴处于分离状态，移动架可以带动安装台沿直线光轴移动，自锁装置保证工作台不发生转位，有效控制多通接头与软管的同轴度、精确度[3]。

2.3 胶管夹持装置

胶管夹持装置要具有实用性，确保对胶管的夹持牢固，与多通接头配合时胶管有一定的胀大空间。同时可以很好配合，胶管夹持装置满足多通接头送进装置联动要求。

胶管夹持装置固定夹块与安装支座一体化设计，活动夹块上设置有两个导向轴，间隙配合固定夹块上的导向孔，导向轴末端安装有滚子拉杆，可以实现对胶管夹持，通过导向轴上的弹簧，实现活动夹块的复位功能。在固定夹块上设计阶梯夹槽，有效解决了软管变形、不易夹持的问题，同时具有一定胀大空间，方便多通接头装配。设计滚子拉杆要考虑到装置联动效果，通过滚子拉杆与送进装置上的凸轮配合，减少整套设备的动力元器件，滚子拉杆与导向轴安装位一体化设计有挡板，用于辅助胶管轴向定位，复位的时候对胶管会产生侧向力，撤动胶管更加方便。

2.4 多通接头送进装置

动力元件采用气缸，一次工作行程内要完成分离、牵引工作台及完成胶管与多通接头装配过程。因此在设计多通接头送进装置的时候，必须要考虑到和其他模块的联动配合。气缸杆从最大行程处开始回程，带动由回退螺母固定在气缸杆上的活动架一起同步运动，活动架上底端的一对离合凸轮接触到浮动机构上的滚子推杆，使得浮动机构向下移动，浮动轴内部的复位弹簧被压缩，使浮动轴向下移动，与转轴分离，当气缸杆上的送进螺母接触到移动架的时候，移动架开始沿光轴与气缸杆同步运动，达到分离、牵引工作台的目的。在气缸杆回程中，离合凸轮与浮动机构上滚子推杆分离，浮动轴在复位弹簧的作用下回到初始位置。当活动架运动到胶管夹持装置的时候，固定在活动架上的夹紧凸轮与滚子拉杆形成凸轮机构，拉杆受力拉动活动夹块[4]。

3 装配设备工作原理

在实际运行中，主气缸从最大行程位置回退为多通接头送进装置提供动力，通过底部离合凸轮装置先行压缩工作台动力输入的浮动轴的复位弹簧，浮动轴与转轴断开连接，分离工作台，利用夹紧凸轮带动胶管装夹装置夹持胶管，多通接头送进装置带动多通接头沿光轴与胶管完成一次安装。主气缸反向运动，胶管夹持装置先松开已经装配好的胶管，推动多通接头送进装置带动多通接头沿光轴移动，底部离合凸轮装置压低工作台动力输入的浮动轴，转轴复位与浮动轴连接，触发限位开关。了解装配设备工作原理，有利于提升装配自动化水平，保证系统高效运行，从而满足实际生产需求[5]。