一種離合器自動(dòng)裝片機(jī)的研制

0引言

離合器是汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中的一個(gè)重要部件,其作用是在發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器之間實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的切斷和連接,從而保證汽車的平穩(wěn)起步、換擋和制動(dòng)。離合器的工作原理主要是利用摩擦力來(lái)傳遞或中斷動(dòng)力,因此,離合器的結(jié)構(gòu)和性能直接影響汽車的性能和壽命,需要及時(shí)維保。油浸式多片式離合器尺寸小,通過(guò)多組摩擦片和鋼片共同作用提高摩擦力(圖1),在變速箱油的潤(rùn)滑和散熱保護(hù)下使用壽命較長(zhǎng)。該汽車離合器拆解后,其再次組裝必須要將摩擦片、鋼片交替套入帶花鍵的從動(dòng)軸上,不得錯(cuò)位。國(guó)內(nèi)汽車離合器裝配線的摩擦片組裝工位是生產(chǎn)線上生產(chǎn)節(jié)拍最長(zhǎng)、不合格率最高的工位^[1]。該工位的主要問(wèn)題如下:裝配零件規(guī)格的選擇以及裝配結(jié)果的判斷都是人工完成,極易因工人疲勞或不認(rèn)真而出錯(cuò)。實(shí)際工作中,常常因裝錯(cuò)順序(正常順序是:摩擦片、鋼片、摩擦片、鋼片……摩擦片)、裝片錯(cuò)位而導(dǎo)致不入槽、不到位等現(xiàn)象出現(xiàn),造成了返工,降低了工效。如果錯(cuò)誤的裝配流入下道工序乃至最后工序,將很難被發(fā)現(xiàn),從而帶來(lái)缺陷產(chǎn)品,甚至造成巨大的損失^[2]。

鑒于此,研發(fā)一種自動(dòng)裝片機(jī)很有必要,一能避免裝錯(cuò)順序,二能避免裝片錯(cuò)位,可以節(jié)省時(shí)間,提高工效。

1 離合器正常上片順序

將內(nèi)齒轂、活塞、回位彈簧、彈簧支撐板按順序裝好后,正常上片順序如下:摩擦片、鋼片、摩擦片、鋼片……摩擦片。而且一組摩擦片周邊內(nèi)孔都要一致對(duì)準(zhǔn),其中心孔齒槽要與從動(dòng)軸花鍵齒槽對(duì)應(yīng),鋼片外緣齒與內(nèi)齒轂要相配合^[3]。

2 裝片機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

整個(gè)裝片機(jī)由底座、龍門式機(jī)械手、摩擦片承托臺(tái)、鋼片承托臺(tái)、定位裝置、氣動(dòng)吸盤、多臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、限位開關(guān)、可編程序控制器及控制面板等組成,如圖2所示。

2.1整體結(jié)構(gòu)

整個(gè)裝片機(jī)底座內(nèi)部裝有摩擦片托臺(tái)和鋼片托臺(tái)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)和電路,其上從左到右布設(shè)有鋼片托臺(tái)、內(nèi)齒轂及活塞組件、摩擦片托臺(tái)三個(gè)盤片放置位。這三個(gè)放置位后方是龍門式機(jī)械手,它由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)做橫向移動(dòng),由氣壓驅(qū)動(dòng)氣缸帶著吸盤做升降運(yùn)動(dòng)。為使摩擦片、鋼片準(zhǔn)確裝入內(nèi)齒轂,在組裝體的后方設(shè)有內(nèi)齒轂組件的定位裝置(圖2之13)。

2.2摩擦片托臺(tái)

如圖3所示,摩擦片托臺(tái) 由托盤 (中心孔開螺紋)、傳動(dòng)螺桿等組成。直流電機(jī)經(jīng)蝸輪蝸桿減速后驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)螺桿使承載一組摩擦片的托盤上下運(yùn)動(dòng),其運(yùn)動(dòng)范圍由上、下限位開關(guān)決定。三根導(dǎo)桿(其直徑略小于摩擦片邊孔)固定在底座上,從托盤的三個(gè)孔穿過(guò),導(dǎo)桿上端是圓錐狀的,將摩擦片邊孔大致對(duì)準(zhǔn)導(dǎo)桿即可輕易裝入托盤。

2.3鋼片托臺(tái)

如圖4所示,鋼片托臺(tái)也是由托盤(中心孔開螺紋)、傳動(dòng)螺桿等組成。直流電機(jī)經(jīng)蝸輪蝸桿減速后驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)螺桿使承載一組鋼片的托盤上下運(yùn)動(dòng),其運(yùn)動(dòng)范圍由上、下限位開關(guān)決定。三根導(dǎo)桿(其構(gòu)成的外圓直徑略小于鋼片內(nèi)孔直徑)固定在底座上,從托盤的三個(gè)孔穿過(guò),導(dǎo)桿上端也是圓錐狀的,還有一根定齒槽用的小導(dǎo)桿位于外側(cè)一些。將鋼片外齒槽大致對(duì)準(zhǔn)小導(dǎo)桿、內(nèi)孔對(duì)準(zhǔn)三根導(dǎo)桿即可輕易裝入托盤。

3控制程序設(shè)計(jì)

自動(dòng)裝片機(jī)的控制程序是為完成正確的組裝工藝流程服務(wù)的,所以首先要明確組裝工藝流程。

3.1組裝工作流程

自動(dòng)裝片機(jī)正常運(yùn)行流程如圖5所示,裝片機(jī)首先處于待機(jī)狀態(tài)即復(fù)位狀態(tài),此時(shí)機(jī)械手在X軸A點(diǎn)、Z軸上限位置(X14),兩托臺(tái)均在下限位置。按下啟動(dòng)開始按鈕,兩承托臺(tái)在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下上升到上限位;機(jī)械手沿X軸從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)位置;然后氣壓驅(qū)動(dòng)雙氣缸推桿下降到Z軸的下限位(X15),摩擦片氣壓吸盤Y13得電并保持,吸住摩擦片,與此同時(shí)鋼片氣壓吸盤失電釋放鋼片;然后上升至B點(diǎn);機(jī)械手從B點(diǎn)移動(dòng)到A點(diǎn),沿Z軸向下運(yùn)行到下限位(X15)停,摩擦片氣壓吸盤失電釋放摩擦片,與此同時(shí)鋼片氣壓吸盤得電吸住鋼片;然后上升至Z軸上限位(X14);再判斷一下摩擦片是否達(dá)到組裝數(shù),如果沒(méi)有,機(jī)械手接著沿X軸從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)位置……如此周而復(fù)始進(jìn)行,如果達(dá)到組裝數(shù),則等待啟動(dòng)按鈕再次按下,開始新的一組安裝。每一組循環(huán)動(dòng)作,最后確保摩擦片在最上層。

3.2程序流程圖

根據(jù)工作流程圖5中IO端口配置,可以制定如圖6所示PLC程序流程圖,其中手動(dòng)控制程序是調(diào)試用的。X3是自動(dòng)、手動(dòng)選擇開關(guān),置1為手動(dòng),置0為自動(dòng);X0/X1/X2分別對(duì)應(yīng)開機(jī)、停機(jī)、啟動(dòng)按鈕。在自動(dòng)流程上,機(jī)械手先返回A點(diǎn)(即歸零位),然后依次是右移到B點(diǎn)、下降到Z軸下限位(X15),吸摩擦片、放鋼片,上升到B點(diǎn),左移到A點(diǎn),下降,釋放摩擦片、吸住鋼片;然后上升到Z軸上限位(X14),此時(shí)判斷放摩擦片次數(shù)(C0),如達(dá)到設(shè)定次數(shù)(10次)則返回自動(dòng)歸零態(tài)(S1),否則右移到B點(diǎn),下降,吸摩擦片、放鋼片,上升,右移到A點(diǎn),下降,釋放摩擦片、吸住鋼片……如此循環(huán)不已。

為了精準(zhǔn)控制盤片投放位置,X軸方向的移動(dòng)使用步進(jìn)電機(jī)控制,到位與否使用光電式行程開關(guān)來(lái)判斷。此外,使用步進(jìn)電機(jī)也方便調(diào)整X軸向速度,從而控制一整套動(dòng)作周期時(shí)長(zhǎng)。

4研制效果

本新型設(shè)計(jì)通過(guò)導(dǎo)桿的引導(dǎo),很容易將摩擦片、鋼片裝入相應(yīng)的托臺(tái),它們?cè)邶堥T式機(jī)械手的抓取、釋放過(guò)程中只做平移運(yùn)動(dòng),保證按正確姿態(tài)和順序裝入內(nèi)齒轂等組件中,不會(huì)被卡住。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)檢測(cè),該自動(dòng)裝片機(jī)克服了裝片裝錯(cuò)順序或裝片錯(cuò)位而導(dǎo)致的不入槽、不到位等問(wèn)題,消除了返工現(xiàn)象,提高了工效,減少了人工使用。經(jīng)實(shí)測(cè),一般組裝一臺(tái)離合器摩擦片組用時(shí)為50多秒,是人工用時(shí)的1/3不到,速度大大提高。

5結(jié)束語(yǔ)

本次研制的自動(dòng)裝片機(jī)達(dá)到了預(yù)期效果,解決了離合器裝配生產(chǎn)線摩擦片組裝工位上的自動(dòng)化問(wèn)題,但離合器裝配生產(chǎn)線還未實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化,還需要針對(duì)離合器裝配生產(chǎn)線其他未自動(dòng)化的工位開展研究和試制,爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)更多環(huán)節(jié)的自動(dòng)化。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 時(shí)海陽(yáng),程金石,亓登海,等.離合器裝配線摩擦片組裝工位改進(jìn)設(shè)計(jì) [J].大連工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) ,2017,36 (4):304-308.

[2]黃澤民.防錯(cuò)技術(shù)在摩擦片組裝配中的應(yīng)用[J].理代制造工程,2014(11):97-99.

[3]劉利勝,劉成.汽車自動(dòng)變速器原理與維修[M].2版.北京:中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社,2009.

2024年第20期第9期