球头销装配线设计方案

1宁波永信汽车部件制造有限公司球头销装配线方案（2010-2011）机电与能源工程分院.机电设计与控制工程研究所陈俊华（联系方式：15058816060，[e-mail]）2011-72一总体方案球头销装配线是为宁波永信汽车部件制造有限公司研发的具有较高自动化水平的装配流水线，该装配流水线是在公司现有的球头销装配设备的基础上的一种自动化改造。整条装配线需实现如下功能：（1）球头销相关零件的自动分拣；（2）球头销各个组件的自动装配；（3）球头销的相关数据的记录。球头销装配线的主要参数如下：（1）占地面积：直径为2m的圆（2）最大耗气量：300L/Min；（3）技术指标：1个/15秒（其中装配线转动时间2秒，装配工作时间13秒）；（4）最大能耗3.5KW(不包括现有装配设备的能耗);球头销装配线为圆型布局，分为6个工位，其工艺流程和布局示意图如下图1所示。装配线采用圆盘转动输送方案，其中第二个压球头工位和第五个套橡胶套沿用人工操作方式，其它工位改为全自动化完成。圆盘上安装a、b两套夹具分别用于球头销正反两面的固定，其中a夹具主要用于第三工位的自动装配，b夹具用于第四和第六工位的自动装配。球头销装配流水线最佳的工作人数为3人，能够维持正常工作的最少工作人数为2人（注明：2人情况下节拍需要调慢）。3图1球头销装配线工艺及布局图…s7-226背板总线红外EM223串行总线扭矩传感器模拟量输入磁性开关接近数字量输入……电磁阀…伺服驱动器触摸屏汽缸数字量输出信号层执行层继电器继电器控制层操作台EM231图2控制系统硬件结构框图整条自动检测线采用PLC控制，选用德国西门子公司的S7-200系列作为主控制器，以台达的触摸屏作为人机操作界面。整个控制系4统的硬件结构控制框图如上图2所示，能实现自动、手动、急停及零件相关数据记录等多项功能，并具有快速故障处理功能。为了保证装配线的稳定性及抗干扰性，线上的气动元件、电气元件及传感器均采用进口产品。二各装配工位功能说明按照球头销装配线的工艺流程，各个装配工位的介绍如下。1、上件及下件工位操作者从夹具体b上取下已装配的球头销，再将夹具体a上的待装配的球头销翻转放入夹具体b,最后从工件箱中拿出新的球头销放入到夹具体a上。如果操作者未能在一个节拍内及时放置，装配线能自动停止，进入等待模式（操作者可以在等待模式下搬运工件等）。2、压球头工位操作者操作机器压球头，并将压好的球头放入到夹具体a上的待装配的球头销本体中，圆盘转动一个节拍，将其带入到下一个工位。3、压芯收边工位转盘转动使得a夹具体进入收边机器的工作位置，机器启动将球头压入球头销装配本体中，机械手将振动盘振出有序排列的圆形盖放入到球头销装配体中，收边机器再次工作完成装配体收边。这里机械手的前端安装吸盘作为圆形盖的抓放工具，圆形盖的抓取动作控制简图如下图3所示。5控制器振动盘等待区机械手装置取件分拣机构移动放置控制、反馈信号图3圆形盖的抓取动作控制简图4、点胶工位该工位比较简单，转盘转动使得夹具体b进入点胶机器工作位置，点胶机器工作完成工件的点胶。5、套橡胶套工位由于橡胶套中空且质软，受力容易产生径向变形，使用机器完成橡胶套与球头销装配体的装配比较困难。如果一定要用机器自动完成，则投入到这个工位的成本也将非常的高，稳定性也难以保证，因此该工位使用人工完成。6、套钢圈工位套钢圈工位需要操作工人在流水线启动前，先将钢圈整齐有序的放入到一个跟钢圈直径稍大的圆柱筒内，一次可以装150-200个，圆柱筒可以直接更换。如图1所示，该工位套钢圈的机械实现过程如下：首先定位气缸动作，推动整个钢圈推出机构运动到固定的推钢圈位置，进料气缸动作，将套筒内部的钢圈水平推入到钢圈夹具中，接着机器运转完成套钢圈动作。由于球头销配件较小，机械结构设计及制造复杂，为保证装配线的质量，预计按以上方案开发、研制所需经费约贰拾玖万元，耗时约66-7个月。