李连升 机油冷却器芯分子总成装配机械手设计
第一章 绪 论
引言
随着我国现代化进程的加快，汽车工业的迅猛发展，对圆盘式机油冷却器的市场需求量越来越大。可是长期以来，其装配过程一直靠手工操作，效率低，劳动强度大，为改变圆盘式机油冷却器手工装配的状况，提高装配质量与效率，扬州通洋机油冷却器厂委托我们为其设计圆盘式机油冷却器自动装配线。
通过对该装配线的设计，将促进机油冷却器制造企业的技术进步，降低产品的制造成本，保证产品的装配质量，提高产品的装配工作效率从而提高产品的质量和生产率。以适应企业扩大生产规模，及时应对国内外客户的订货需求。因此本课题的实施对企业的发展、技术进步及创造良好的经济效益与社会效益都具有十分重要的意义。
1.1圆式机油冷却器装配技术现状及趋势
1.1.1圆盘式机油冷却器简介
扬州通洋机油冷却器厂给出的圆盘式机油冷却器如图1-1所示。
在高速的情况下，机油温度升高，机油高温下油气产生的压力也高，从而影响到机油的物理稳定性，造成润滑不良，增加机车内部零件的磨损，所以需要在机车上加上机油冷却器对机油进行有效的降温冷却。圆盘式机油冷却器带有独立水套，结构紧凑，传热系数高，安装使用极为方便。
冷却器中有一个芯子集成，它由多层空心圆盘状散热片组成，各层之间有一层水隔板，他们交替地堆叠起来并通过铜片焊接在一起。芯子总成与冷却器下壳之间也是以铜片实现连接与密封的。各层散热片的空心部分由两根上下串通的孔道相连，一个圆孔，一个方孔，分别作为进、出油孔，机油通过这两根管道在芯子内部流动，而水在芯子与冷却器外壳之间的空腔循环。二者是完全隔开的，这样就实现了机油和水的热交换。
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图1-1 机油冷却器图
1.1.2机油冷却器装配技术现状及趋势
圆盘式机油冷却器的装配工艺过程是其制造过程中非常重要的环节，装配质量的好坏直接影响机油冷却器的密封性能。长期以来，这一工艺过程一直靠人手工操作，效率较低，工人的劳动强度大，且装配质量过多地受到人为因素的影响，致使机油冷却器质量的稳定性和可靠性不高。随着企业用户需求量的不断增加，装配工艺过程已成为制约产量提高和企业发展的瓶颈。要形成规模化生产，其装配工艺过程必须实现自动化, 这样才能提高生产率，降低生产成本，保证产品质量，在不久的将来，自动化装配将逐渐替代手工装配。
1.2课题的来源、意义及主要内容
1.2.1课题的来源
本课题是扬州通洋机油冷却器厂的委托项目。该厂现有采用的是人工装配。在芯子总成装配中，工人仅用一面一孔定位（套筒固定散热片中心孔），周向定位完全是靠人工调整，最后用带有长销的托盘，利用散热片的圆孔矫正定位。然后再由另外一名工人拿到压力机上，加压块和螺母（长销的另一端加工有螺纹，
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垫入一块压块后，旋入螺母），按动气动按钮对机油冷却器进行压紧，手工旋紧螺母，最后通过按钮松开冷却器。可以看出整个装配过程显得很复杂，而且对人的基本技能要求较高，存在很大的不确定性，容易对生产效率产生影响。
基于市场的需求，必定要扩大生产规模，因此扬州通洋机油冷却器厂要制造一套自动装配线，来提高生产率，降低生产成本，保证产品质量，减轻工人的劳动强度。
1.2.2课题的意义
该课题的创新之处在于采用自动化技术来解决制约机油冷却器产品质量和产量提高的瓶颈—装配工艺，实现由人工装配向自动化装配的转变。随着我国现代化进程的加快，汽车工业得到了迅猛的发展，圆盘式机油冷却器在汽车市场中的需求将越来越大，该课题的研究正好应对了市场的需求。
通过本课题的研制开发，将促进圆盘机油冷却器产品制造企业的制造装备的技术进步，降低产品的制造成本，保证产品的装配质量，提高产品的装配工作效率从而提高产品的质量和生产率。以适应企业扩大生产规模，及时应对国内外客户的订货需求。因此本项目的实施对企业的发展、技术进步及创造良好的经济效益和社会效益都具有十分重要的意义。
1.2.3课题的内容
本课题的内容为机油冷却器装配自动化。机油冷却器包括水隔板、散热片、焊料铜片、上下盖、上下盒等零件的装配，装配后机油冷却器的压紧等。我在本次毕业设计中主要内容为机油冷却器的上料装置与装配机械手的设计，其它的包括传送线和整体方案及压力机的设计由几个同学共同完成。上料装置的研制与开发是本课题的重点。本课题设计的产品是由9片散热片和10片水隔板以及20片焊料铜片和下盖下盒以及上盖上盒组成。考虑到上下盖、上下盒自动化装配技术比较难实现，故考虑由手工装配。另外在散热片和水隔板交替装配过程中焊料铜片较薄不易自动化装配，所以由手工先将其和水隔板作为一体。最后本课题的难点就集中在如何实现自动上散热片和水隔板，以及对于不同零件机械手的设计。
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1.3装配线上料装置的概述
随着自动机、自动线的高速、高度自动化，对上料装置的生产率、上料准确性等提出了更高的要求，同时也要求上料装置更加灵活、柔性化，已适用供送不同的物品，这使得机械手在自动机、自动线上得到愈来愈广泛的应用。
1.3.1上料装置设计要求
上料装置的任务是把代加工的物品（工件）从存料器（料箱）分离出来，按照自动机的加工要求，定量、定时、定向地送到加工位置。
1.3.2上料装置的基本组成
上料装置主要由四部分组成： 1．定时装置
定时装置主要是按照自动机生产节拍，使上料装置定时工作，准时供料。 在定时装置设计中，主要是解决工件供送与自动机加工节奏协调的问题。一般由上料装置与相关的其他机构（如工艺执行机构）之间的运动传动链（内联传动链）来保证，所以上料装置的运动循环必须与自动机工作循环相协调。也可以采用独立驱动的上料装置，例如电磁振动供料器、供料机械手，但要由控制系统或者设计诸如闸门等隔离装置，使上料装置停止或送料。
2．定量装置
定量装置是根据自动机加工工艺的要求，在每一个工作循环送出规定数量的工件。
定量可以分为量（如重量、体积）和数（如件、个），例如酒类、洗衣粉等物料主要是定量，螺钉、香皂、香烟等主要是定数，成卷的塑料带、薄铁皮、细刚棒等物料则是定长度。设计时要根据供送物料的形、性态等来确定。定量装置往往需要隔离装置、计数机构等来配合。
3．定向装置
保证工件按照工艺加工的方位要求送出。
定向送料在单件物品加工中是一个关键问题。定向机构一般与纠正、剔除机构等配合工作。
4．其他装置
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例如，定位装置、隔离装置、卷料的校直机构、带状料的纠偏调位装置、不符合要求工作的剔除机构、缺料检测机构、计数机构等等。
1.3.3上料装置的设计要求
1．根据总动机的生产节拍及工位位置，准确、快速、可靠地将工件送到位； 2．供料过程平稳、无冲击，不能损伤工件； 3．适应性强，调整方便； 4．结构简单，工作可靠。
1.3.4上料装置的分类
由于自动机所加工产品的品种繁多、形式多样，工件的尺寸、形状、结构、材料性能亦不同，因此上料装置的种类庞杂，上料原理、结构形式各不相同。从找出共性、便于讨论与设计这个主要目的出发，可按照上料的形、性态把上料装置分为：液体料上料装置、粉粒料上料装置、条带及线棒料上料装置、单件及板片料上料装置、特殊结构物料上料装置。
若按照驱动控制方式分类，则有机械式、电气式、气动式、液压式及各种驱动方式的组合。
1.4装配机械手的概述
工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备，是工业机器人的一个重要分支。机械手技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。机械手的研究和应用在我国尚属起步阶段，但显示出许多特殊的优点，展现了广阔的应用前景。
工业机械手可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。
1.4.1 工业机械手的组成和结构
机械手是一种能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多功能机器，它有