李连升 机油冷却器芯分子总成装配机械手设计
图2-1 机油冷却器爆炸图
2.2.3压力机工位工艺分析与确定
在机油冷却器装配完成主要所有零件的装配后，需要对机油冷却器进行压紧，完成零件的最后装配。现在自动化装配线上，为了有利于实现装配自动化，节约装配时间，以及保证装配的可靠性和稳定性，我们通过压力机来实现机油冷却器的自动压力压紧。
2.3装配线传送方案比较与确定
按照自动装配的要求，装配线的结构可设计为圆盘回转式、直进式和矩形环转式。在设计之初，我们对各种方案做了比较和分析，最终确定了实施方案。
方案一：回转式结构较简单，定位精度易于保证，装配工位少，适用于装配零件数量少的中小型部件和产品，基础件可连续传送或间歇传送。但是在本装配中，我们还有两个手工工位，它不宜与手动装配一起组合装配。且其占地面积较大，也不可驻料工作，工时较长，可行性差。
方案二：直进式，直进式包括非同步直进式和同步直进式。非同步直进式装配工位数不受限制，调整较灵活，基础件间歇传送。适用于自由节拍、装配工序复杂、手工装配与自动装配相组合的装配线上。同步直进式的每个工位的生产节拍是同步的，相对自由性较小。本装配线上要用随行夹具定位，并且解决随行夹具的返回装置。这里随行夹具在压紧工位的与工件分离之后的自动上装是设计的
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难点。在本设计中该类型的装配线可行。
方案三：矩形环转式，拥有直进式的优点，占地面积大，可以两组装配线同时工作，节省工时。并且无需设计随行夹具的返回装置，只要一个换向装置。在本设计中该类型的装配线也可行。
通过比较，直进式传送占地面积小，造价低且能很好的满足生产要求，所以设计的装配线将采用步伐式直进装配线，用推杆推动夹具和工件步伐式间隙传送，其中要解决的难题是机油冷却器的定位。
2.4机油冷却器定位方案的分析与确定
图2-2 散热片
通过机油冷却器结构的分析，我们提出了几种定位方案。
方案一：机油冷却器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，可以在夹具体上设置一个圆形销或方形销，用中心孔和销来实现精确定位，但是经过讨论发现，两个空分别作为进、出油用，机油通过这两根管道在芯子内部流动，而在机油冷却器的下盖上则没有圆孔，在上盖上的方孔又比散热片上的要小，两者都不适合用来定位。
方案二：在考虑第一方案的时候，我们发现在机油冷却器的中心孔附近有两个3毫米的小孔，且上下不通，经过询问，该小孔是在散热片加工过程中产生的，将其做成上下贯通的通孔，不影响产品的任何性能，可行性强。
经过讨论，具体的定位方案确定为：将两个小孔做成上下贯通的通孔，在夹具体上设置两个长销，这样就实现了装配线的自动定位。但是由于定位销过于细长，装配中这定位销的导向部分会太细，刚度和强度会较弱。鉴于两小孔在冷却器的工作中不起任何作用,可对其结构适当修改加粗，即将小孔直径由原来的３
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毫米扩大到５毫米，这样改进后用其定位的可行性大大提高。
2.5总体方案的确定
结合以上对机油冷却器的装配工艺的分析，机油冷却器自动装配线的装配工序和装配方法确定为：
第一工位：这一工位是在随行夹具到位后人工放上底座、托盘、下盖、下盒以及铜焊丝。
第二工位：这一工位使用两个机械手装配散热片和水隔片。其中散热片用吸盘式，水隔板用电磁式机械手。二者交替动作，进行芯子总成的装配。为提高效率，本工位采用两个同样的机械手工步，第一工步装配5片散热片和5片水隔板，剩余的由第二工步完成。
第三工位：手工装配上壳、上盖以及焊片和压块。
第四工位：压力机自动压紧装配好的工件，并夹紧。最后压头复位，工件由工人取下。随行夹具也由一个气缸抽走，等待回送到装配线起点，以再次利用。
经过比较以后，我们最终确定的总体布置方案如图2-3所示。
水隔板料仓散热片料仓工人定位装置压力机装配机械手传送装置定位装置工人装配机械手水隔板料仓 第一工位第二工位第一工步散热片料仓第三工位第四工位第二工位第二工步
图2-2 装配线总体布置图
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第三章 上料装置与装配机械手方案设计
3.1上料装置与装配机械手的设计要求
在参观扬州通洋机油冷却器厂的圆盘式机油冷却器手工装配线，我们发现手工装配效率很低，其主要原因是由于散热片、水隔板、以及铜片的数量比较多（分别为9、10和20片），每层装配都要保证位置精确，这是多次的重复劳动，耗时很大，因此该工位可以通过机械手交替装配实现自动化。由于水隔板与散热片之间的焊料铜片中间多孔而且又薄又轻，难以用机械手抓取，所以考虑将焊料铜片与水隔板作为一体，这样就可实现对水隔板总成和散热片的机械手自动装配。
在该设计中最主要的任务就是要实现机械手与上料装置动作的匹配，即上料装置能实现不间断的供料，以便于机械手能连续不断的抓取工件，从而达到既能降低工人的劳动强度，又能提高生产效率、降低生产成本的目的。这是我们在设计中要解决的基本问题。
3.2上料装置的方案设计与比较
3.2.1上料装置的方案设计
上料装置一方面要实现连续不断的供料，另一方面要保证其与机械手动作的协调，使机械手能连续不断的抓取工件。这既是我们设计的重点也是我们设计的难点。
为了实现上述功能，我们选用回转工作台作为上料装置。在回转工作台上均匀分布四个上料工位，每个工位上有两个定位销安装在工作台上，以此来保证工件放置在工作台上时的定位精度。另外还设有四个托盘，每个托盘下部有两个小孔，以保证它们能穿过定位销放置与工作台上，每个托盘上放置有六十片工件。
为了保证机械手运动控制系统简单而稳定，机械手的动作应尽可能简单。这就要求机械手每抓取一个工件后，托盘就应上升一个高度，从而使工件的上表面保持在一个固定的高度，为机械手的下一次抓取做好准备，保证机械手每次只需下降一个固定的高度就可抓到工件。
在设计的过程中我们共考虑了四种方案，现表述如下： 方案一：
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在方案中我们用一个中心轴来支撑回转工作台，并带动回转工作台转动。该轴通过齿轮副与减速器相连，再与三相异步电机相连。通过三相异步电机的通断电来保证工作台旋转的角度。另外，用一个支撑轴穿过托盘正下方工作台上的孔来撑起托盘，支撑轴每次上升的高度通过与其相连的一个汽缸来保证。
该方案具体的原理如图3-1。
回转工作台托盘支撑柱子三相异步电机减数器齿轮轴汽缸轴承
图3-1上料装置方案一
方案二：
在该方案中，中心轴通过同步带与步进电机相连，通过步进电机来控制工作台的回转角度。另外，是用丝杠螺母副来控制托盘的上升。丝杠的一端与花键轴相连，另一端则穿过托盘正下方的工作台上的孔来托起托盘。花键轴则通过同步带与步进电机现连。在该机构中，螺母是固定在箱体上的，当步进电机开始工作时，丝杠在花键轴的带动下边旋转边上升，其穿过托盘正下方工作台上的孔将托起托盘。
该方案具体的原理如图3-2。 方案三：
在该方案中，在该方案中，中心轴通过同步带与步进电机相连，通过步进电机来控制工作台的回转角度。另外，是用丝杠螺母副来控制托盘的上升。在此处丝杠轴用轴承固定在箱体上，它的一端通过同步带与步进电机相连，另一端与螺母现连。当机械手抓取一个工件后，步进电机在控制系统的作用下开始工作，从