壳体类零件气动铆压装配机床设计开发.pdf

设计与研究 D e s ig n a n d R e s e a rc h 壳体类零件气动铆压装配机床设计开发 杨孟涛① 金红伟② 王晓梅①杨永刚① ①重庆科技学院， 重庆 4 0 1 3 3 1 ； ②农业部农业机械试验鉴定总站， 北京 1 0 0 1 2 2 摘要 为了实现壳体类零件需要从圆周或周边进行铆压装配的工艺要求， 创新设计 了新颖 的机械执行 结 构 ， 开发制造了一种新型的气动铆压装配机床。根据机床工艺流程， 采用基于 P L C和文本编辑器的 控制方式 ， 实现了机床的自动化。该机床为铆压装配机床的设计开发提供了新的思路和方法。 关键词 铆压压紧铆压件P L C文本编辑器 中图分类号 T P 2 3 文献标识码 B De s i g n a n d d e v e l o p me n t o f p n e u ma t i c r i v e t i n g p r e s s u r e a s s e mb l y ma c h i n e f o r s h e l l p a r t s YANG Me n g t a o ① ， J I N Ho n g we i ② ， W ANG Xi a o me i ① ， YANG Yo n g g a n g ① C h o n g q i n g U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ， C h o n g q i n g 4 0 1 3 3 1 ， C H N； C h i n a A g ri c u l t u r a l Ma c h i n e r y T e s t i n g C e n t e r ， B e i j i n g 1 0 0 1 2 2 - C H N Abs t r a c tI n o r d e r t o a c h i e v e r i v e t i n g a s s e mb l y p r o c e s s r e q ui r e me n t s f o r t h e s h e l l p a r t s f r o m t h e c i r c u mf e r e n c e o r p e rime t e r ，a n o v e l p n e u ma t i c r i v e t i n g p r e s s u r e a s s e mb l y ma c h i n e wi t h i n no v a t i v e me c h a ni c a l a c t u a t o r wa s d e v e l o pe d a n d f a b ric a t e d．Ac c o r d i n g t o t h e a s s e mb l y p r o c e s s ，u s i n g t h e c o n t r o l me t h o d b a s e d o n PL C a n d t e x t e di t o r t o r e a l i z e a u t o ma t i c ma c hi n e ．Th e ma c h i n e p r o v i d e s n e w i d e a s a n d me t h o d s f o r t h e d e s i g n a n d d e v e l o p me n t o f r i v e t i n g a s s e mb l y ma c h i n e ． Ke ywo r dsRi v e t i ng；Pr e s s i n g；Ri v e t i n g Pi e c e s ；PLC；Te x t Ed i t o r 铆压装配是除螺钉连接外 的第二 大装配连接方 式 ， 具有设备简单 、 工装调整方便 、 生产成本低廉等特 点 ， 是机械 、 五金 、 仪表 、 电子 、 电器等行业最基本 的装 配工艺 J 。但 当前各企业 的铆压设备基本 都是采用 直线方 向压力作用的方式。对于需要从 圆周或周边进 行铆压装配的壳体类零件 ， 多数仍使用手工或半机械 化的操作方式 ， 加工精度和效率无法适应大规模 、 自动 化生产线 的要求。 为了满足 自动化生产线需要从圆周或周边进行铆 压装配的壳体类零件的工艺要求 ， 我们设计开发 了一 种新型的气动铆压装配机床 ， 如图 1所示。机床机构 灵活、 紧凑 、 自动化程度高、 性 能稳定 、 铆压精度高、 调 整方便 、 维护简单。机床在企业使用 已有近一年时间， 完全满足客户需求 。该机床新颖的机械结构设计已申 图1 0 现场照片 4 结语 此生产线是将立式加工中心 、 高速车床组合 的半 1 1 6 柔性加工 自动线 ， 采用了模块化设计思路 ， 每台机床均 配有独立的控制系统 、 液压系统 、 独立供油供水 ， 每 台 机床可以独立完成加工 内容， 同一单元 内的桁架机器 人与机床采用分离式的控制 ， 相互各不影响 ， 即使机械 手出现故障， 机床也可以由人工继续运转， 而且中转 的 料道也设计成独立控制的形式 ， 这种模块化的设计 ， 也 有利于设备的维护和检修。正是因为这种模块化的设 计 ， 所有设备可以随时转入半 自动或全手动 的运转模 式 。 编辑 汪 艺 收稿日 期 2 0 1 2 0 4 2 0 文章编号 1 2 0 8 3 3 如果您想发表对本文的看法。 请将文章编号填入读者意见调查表中的相应位置。 ZU I l平 0 请国家专利 。现将 机床设计开发心得 与业 界 同仁分 享 ， 大家共 同提高。 图1 机床 实物 图 1 机床机械结构设计 该机床 主要 由台架 、 压 紧机构 、 铆压机构组成 ， 如 图 2 、 3所示。 台架 由支脚和底座组成 。底座采用型钢焊接机架 形式 ， 具体可根据铆压件的大小 、 铆压力的要求进行设 计。 铆压件由铆压件壳体和铆 压件 主体两部分 组成 。 壳体盖在主体上 ， 铆压刀片从周边施加压力 ， 使壳体产 生径向的变形 ， 与主体铆接在一起 。 压紧机构中的立柱 、 压紧气缸支撑板 、 压紧气缸呈 刚性连接 ， 固定在底座上。铆压件安装在 中心托杆上 ， 当压紧气缸活塞杆伸 出时 ， 通过安装在其前端 的尼龙 套 尼龙套起缓冲 、 减振的作用 ， 并且更换方便 把铆 压件壳体 和铆压件主体压 紧， 完成预装配。由于 中心 托杆 、 无油衬套 、 弹簧安装在中心轴轴孔 中， 随着铆压 件的压紧 ， 推动中心托杆在无油衬套中滑动 ， 向下压缩 弹簧 ， 使铆压件下沉到铆压位置 。在铆压完成以前 ， 压 1 一支脚 ；2 一底座 ；3 一铆 压机构 ；4 一 直柱 ；5 、9 一 铆压用气缸 6 一压紧气缸支撑；7 一雎紧气缸；8 一铆压件。 图2 设备总装 图 軎 警 D 1 一 调节螺栓 ；2 ～ 锁紧螺母 ；3 一挡板 ；4 一 中心轴 ；5 一 倒螺母； 6 一 转托盘 ；7 一轴承上端盖 ；8 一滑轨 ；9 一 滑块；1 O 一铆 压刀基板 ； 一 铆压月片 ；1 2 一铆 压凸轮 盘；1 3 一 凸轮轴承随动器 ； 1 4 一压 紧气缸活塞 杆；1 5 一尼龙套 ；1 6 一 铆 压件壳体 ；1 7 一铆压件主体 ； 1 8 一 滑轨安装盘；1 9 一 无油衬套 ；2 O 一 轴承座 ；2 l 一双列 角接触球轴承 ； 2 2 一轴承下端盖 ；2 3 一 弹簧；2 4 一 中心托杆 ；2 5 一 平键。 图3 铆压机构三维剖视图 紧气缸活塞杆一直保持伸出状态 ， 保证后面铆压装配 的顺利进行。待铆压完成后 ， 压紧气缸活塞杆 回退 ， 弹 簧复位 ， 中心托杆和铆压件上升到初始 位置 。调节螺 栓和锁紧螺母用于调节中心托杆下沉的深度 ， 该深度 由铆压件需要铆压的位置决定。 铆压机构整体安装在底座 上。两只铆 压用气缸 的缸体后部 都铰接 在底座 上 ， 两只气缸 的活塞 杆铰 接在转托盘 上。 由于转托 盘 、 铆压 凸轮盘 、 轴承 座 、 轴承上端盖 、 轴承下端盖呈 刚性连接 ， 它们随着两只 铆压用气缸活塞杆的伸 出沿双列角接触球轴承作 圆 周方 向旋转 。机构中滑轨 、 滑轨安装板 、 中心轴呈刚 性连接 ， 中心轴安装在底座 的轴孑 L 中 ， 通过平键限制 了其在 圆周 方 向的旋转 。又 由于凸轮轴 承随动 器 、 铆压刀基板 、 铆压刀片 、 滑块呈 刚性 连接。这样随着 铆压凸轮盘 的旋转 ， 其 上 的六 个仿形 曲面滑槽 带动 六套 凸轮轴承 随动器 、 铆压 刀片 随着 滑块 向铆 压件 轴心方向作 同步 直线运 动 ， 在 铆压件 壳体周边 施加 压力 ， 并使其 产生形 变 ， 和铆压件 主体铆接 成一体 ， 完成铆压装配 。 铆压完成后 ， 依次退回铆压用气缸活塞杆 ， 使铆压 刀片回退。回退到位后 ， 再回退压紧气缸活塞杆， 依靠 弹簧的反力， 使中心托杆和铆压件上升 ， 即可取出装配 好 的铆压件 。 铆压装配初 始和完成状态 的效果 图如图 4 、 5所 不n H 加 3 2 1 O 9 8 7 6 5 4 3 2 1 图4 铆压装配初始状态 三 维效 果 图 图5 铆压装配完成状态 三维效果 图 2 机床气路设计 机床气动原理图如图 6所示 。为了保证两只铆压 用气缸同步运动 ， 两只气缸共用一套气源处理三联件 和五通二位气控阀。 i 、7 一 气源处理三联件 ；2 、6 一五通二位气控阀 3 、4 一 铆压 用气缸 ；5 一 压紧气缸。 图6 机床气动原理图 如果铆压装配需要 的压力更大， 可以采用液压驱 动系统。 3 机床 电气控 制系统设计 3 ． 1 机床电气设计 图 7所 示 为机 床 电气 原 理 图。P L C采 用 台达 D V P 1 4 S S标 准 型 ， 文本 编 辑器 是 台达 T P 0 4 G A S 1 ， P L C和文本编辑器之间通过 R S 2 3 2通信 ， P L C通过 输出端控制 中间继 电器 K A， 实现对压紧气缸和铆压 气缸用气控阀的换向。 压 铆 紧压 汽汽 缸缸 用 用 图7机床电气原理图 3 ． 2机床控制系统软件 3 ． 2 ． 1 控制流程 图 8所示为机床工艺流程图。铆压装配机床有手 动／自动两种工作方 式。手动方式主要用 于机床 的调 整、 维护。按钮 S B 3 、 S B 4保持按下 ， 则分别使压 紧和 铆压气缸保持动作 ， 松开按钮后相应的气缸活塞杆 回 退。自动工作时 ， 双手同时按下 S B 3 、 S B 4， 机床 自动依 次完成预压紧、 铆压 、 回退等工作 。由于铆压装配机床 按分步式工艺顺序工作 ， 在 P L C编程时最好采用步进 顺控指令 。由于篇幅有限， 这里就不在赘述 。 图8 机床工 艺搋程图 3 ． 2 ． 2 文本编辑器 的设计 T P 0 4 G A S 1的屏幕可显示 四行文字讯息， 拥有轻 巧、 经济 、 实用与简易操控的特色 ， 并支持多种通讯规 范 ， 共有 1 2个复合功能键 l 3 J 。图 9～图 1 1是我们编 辑的设备参数设定和显示界面。 圃圃阜 产 量圃 噩 毳 黑 当班量回程延It , F 9 秒 睡 匣亘圆圆区囤囹 图 1 1 工艺参数设定界面中各参数的定义如下 下压延时表示压紧气缸开始动作到铆压气缸开始 动作的时间间隔； 铆压延时表示铆压气缸开始动作到铆压气缸开始 回退的时间间隔； 回程延时表示铆压气缸开始 回退到压紧气缸开始 回退 的时间间隔。 几个延时时间的设定非常关键 ， 否则会使工序混 乱 ， 造成铆压位置偏差 ， 甚至打坏铆压刀片等故障。按 F 7 、 F 8 、 F 9可 以分别设定 、 调节铆压装配各工序的延时 时间 。 4结语 本机床完全满足 自动化生产线需要从圆周或周边 固紫篓 主 ； ‘u 耳 弗 。 删 D e s ig n a n d R e s e a r c h 设计与研究 多参数金刚石圆锯片锯切性能试验机的研制 刘全心① 刘 青② 吴水平② 胡郁乐③ ①鄂州职业大学机械 系， 湖北 鄂州 4 3 6 0 0 0； ② 湖北长江精工材料技术有限公 司， 湖北 鄂州 4 3 6 0 0 0； ③ 中国地质大学 武汉 ， 湖北 武汉 4 3 0 0 7 4 摘要 专门研制出一种多参数的试验机 ， 用以检测石材加工所用的金刚石圆锯片的锋利度、 耐磨性等锯切 性能。简介了该试验机的系统组成 ， 具体指出了用来衡量金刚石圆锯片的锯切性能的锯切功率、 锯 切阻力、 锯片转速、 给进速度和噪声等多种参数的检测和控制工作原理 ， 给出了基于 L a b VI E W 的锯 切参量检测程序设计面板和噪声检测程序代码。该 系统测控操作简便 ， 具有很强的适应性 ， 满足综 合评价金刚石圆锯片锯切性能的基本要求。 关键词 金刚石圆锯片 锯切性能试验机虚拟检测变频调速 中图分 类号 T H 6 文 献标 识码 B De v e l o p me n t o f mu l t i - - p a r a me t e r ma c h i n e f o r t e s t i n g t h e c u t t i n g p e r f o r ma n c e o f d i a mo n d s a w b l a d e s L I U Q u a n x i n ①， L I U Q i n g ②， wU S h u i p i n g ②， H U Y u l e ⑧ ④ D e p t ．o f Me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g 。 E z h o u P o l y t e c h n i c ， E z h o u 4 3 6 0 0 0 ，C H N； Hu b e i Ch a n i a n g J i n g g 0 n g Ma t e r i a l s T e c h n o l o g y C o ． ， L t d ．， E z h o u 4 3 6 0 0 0，C HN； ⑧ C h i n a U n i v e r s i t y o f G e o s c i e n c e s Wu h a n E n g i n e e r i n g C o l l e g e ，Wu h a n 4 3 0 0 7 4 ， C H N Ab s t r ac t A mu l t i - pa r a me t e r ma c h i n e i s e s pe c i a l l y de v e l o p e d f o r t e s t i n g t h e c u t t i n g p e rfo r ma n c e o f d i a mo n d s a w b l a d e s s u c h a s s h a r p n e s s a n d a b r a s i o nr e s i s t a nc e i n s t o n e p r o c e s s i n g ． T he c o mp o s i t i o n o f t h e t e s t ma c h i n e i s i n t r o d u c e d．Th e t e s t a n d c o n t r o l t he o r y o f t h e p a r a me t e r s s uc h a s s a wi n g p o we r ，c u t t i n g r e s i s t a n c e，b l a d e s pe e d，f e e d s p e e d a nd n o i s e me a s u r i ng a r e a l s o i n t r o d u c e d．T he t e s t p r o g r a mmi n g pa n e l o f c u t t i n g p a r a me t e r s b a s e d o n L a b VI EW a n d t h e n o i s e d e t e c t i o n p r o g r a m c o d e a r e s h o wn ．T h e s y s t e m i s e a s y t o u s e for mo n i t o r i ng a n d c o n t r o 1 ． T he s y s t e m h a s a fle x i b l e d e s i g n a n d s t r o ng a da p t a b i l i t y t o me e t t h e b a s i c r e q u i r e me n t s o f c o mp r e he n s i v e e v a l u a t i n g t h e c u t t i n g p e r f o rm a n c e o f d i a mo nd s a w b l a de s ． Ke ywo r d sDi a mo n d S a w Bl a d e；Cu t t i n g Pe rfo rm a nc e；T e s t i ng Ma c h i n e；Vi r t ua l Te s t i n g；Va r i a b l e F r e q u e n c y 金刚石圆锯 片是石材加工业 必不可少 的一类 工 具 ， 也是金刚石工具中消耗量最大的一类刀具 ， 约 占消 耗总量 的9 5 ％以上。近年来 ， 我 国在优化金刚石 圆锯 片节块配方等方面进行 了大量研究 ， 国产锯片的制造 成本大大降低 ， 锯切性能显著提高 ， 其在国际市场的竞 争力得到很大提升⋯。随着金刚石圆锯片的应用范围 进行铆压装配的壳体类零件的工艺要求。通过开发并 实践新颖的机械执行机构 ， 为该类型零部件 的铆压装 配提供 了新 的实现思路和方法 ， 能快速提升机床 的 自 动化水平 、 装配精度和效率等 ， 对于相关设备 的设计和 改造具有很好的指导和借鉴作用。 参 考文 献 [ 1 ] 李绍炎． 一种新型气动压力机构设计[ J ] ． 机械设计与研究 ， 2 0 0 9 ， 2 5 2 ． 『 2 ] 中达 电通股份有限公司． D V P可编程序控制器使用手册 [ Z ] ． 2 0 0 4 ． LU I 。 l平 O [ 3 ] 中达电通股份有限公 司． 可程序 显示器 系列 T P 0 4 G A S 1使用手册 [ Z] ． 2 0 0 4 ． 第一作 者 杨 孟 涛， 男， 1 9 7 3年 生， 工 学硕 士， 讲 师 ， 专业为机械 电子工程 ， 已发表论文 8篇。 编辑 宋业钧 收 稿日 期 2 0 1 1 1 1 0 7 文章编号 1 2 0 8 3 4 如果您想发表对本文的看法， 请将文章编号填入读者意见调查表中的相应位置。