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常用易失效典型顶升机构浅谈

时间:2017-11-02 来源:百特之窗 浏览:1 字号:
  

汽车生产自动线中的焊装工件拼接工序中都有大小不一的顶升机构,其目的都是为了举升,把工件脱离原有的定位位置,从而有可能进入下一个工序。由于要顶升的工件大小、形状、重量、顶升速度都不相同,所以顶升机构的形式、种类也各式各样。但是其基本点是相同的,就是采用各种方法,把对象举升到需要的高度。

一、顶升机构的分类

1、从形式上分类

一体式:一套机构顶升起所需要顶升的工件。

多体式:采用多套机构联动,同步举升多工件的工件。

2、从动力源分类

气动式:以气缸工作为动力源,推动(或拉动)机构运作,达到举升目的。

电动式:以电动机为动力源,通过齿轮、齿条传动或蜗轮蜗杆传动使机构运作,达到举升目的。

气电混合式:多是气电组合,多工位同步顶升多有应用,每一工位都有气缸推动摆杆,而且由同步杆联动,达到举升目的。但是由于举升力不足,需要电机通过曲柄连杆机构,增加拉力使摆杆上摆,达到要求举升高度。

二、应用场合及优缺点比较

1、气动式:动力源为气缸,整套装置主要由气缸和导向杆组成,垂直布置,多应用于一套装置顶升一套工件,结构简单、成本低;但是垂直空间尺寸大,某些场合还需开挖地坑,使用有局限性。

2、电动式:一般结构较复杂,加工成本高;但是这种机构可靠性较好,特别是蜗轮蜗杆形式的顶升,还具备自锁性。

3、气电混合式:多为整线同步顶升,由同步杆相连,容易实现同步;但是结构相对复杂,其最大优点是垂直空间很小,不用挖地坑,基建费用得到降低。

三、典型顶升机构的设计(气缸顶升,导柱导向)

在顶升机构中,用气缸垂直顶升应用较多,这是由于此机构结构简单,设计计算也较方便和直观,以此为例详细介绍设计要点。

1、顶升力的计算

要计算顶升力的大小首先要精确计算出载荷的大小,载荷包括:(1)被举升工件的重量 W工件;(2)支撑工件构件,如框架、定位夹紧件等重量W支,包括除工件以外的所有被举升件重量。

1)总载荷:W= W工件+W支。

2)选用空气压力:一般工厂气站供气压力为4~7kgf/cm2,进行理论计算时,通常应用在5kgf/cm2=0.5MPa

3)根据气缸使用时的动作方向,顶升都是垂直动作方向,则确定负载率,顶升工作时,上升是静载荷,顶升速度较慢,一般不会超过50~500mm/s,负载率可选在η=50%~70%之间,理论输出力=总载荷/η,以此确定气缸缸径。

2、导向机构

导柱:材料一般为45钢,表面淬火HRC4045,也有其他更高要求的材料,硬度为HRC5060以上,表面粗糙度1.6

导套:无油衬套、直线轴承,根据精度、重要性、经济性等决定。导柱与导套的配合要求H7/g6

1)在导向机构中,导杆直径小于φ30mm时,导套采用无油衬套;直径超过φ30mm而且定位要求较精密的导向,则多采用直线轴承。

2)导杆直径的分类。不同用途的导向机构,导柱的直径的采用也不同,按直径大小可以分为三种类型:

轻型(Ⅰ型):φ816mm。多应用与拉动定位销之类或顶升小块焊接件,导套为无油衬套。

中型(Ⅱ型):φ1630mm。多应用于分拼焊装夹具,部装工装中,导套也多采用无油衬套,大尺寸也有采用线性轴承导向套。

重型(Ⅲ型):φ3080mm。大部装及主线中的顶升,导套多数采用线性轴承。

3、设计有关事项

1)导杆的直径大小。一般与需要顶升的重量与导向的稳定性有关,也与机构的大小有关,在分拼焊装顶升装置中导杆直径φ2540mm,在总拼主线中φ5080mm

2)导程(导套)长度。与导杆直径有关,一般在导杆直径的24倍;与顶升高度(行程)及稳定性有关。

3)顶升行程超过300mm的气缸,需使用带制动(自锁)的气缸或使用三位五通中封式电磁阀(气控阀)进行控制,以防止顶升后突然供气中断,导致重物突然下坠,引发工伤事故。

4)导向系统和顶升气缸的支座设计

a.顶升气缸安装时,因为气缸头多数用浮动结构与顶升框架连接,气缸多用前置法兰气缸,因此支撑气缸的支座大多用分体式,而且支座与基板的安装只用螺钉连接,不用定位销定位。

 b.导向系统的轴承座与基板的连接也不用定位销,只用螺栓固定,这样便于调整。导柱与框架定位后,支座与基板就以螺栓与通孔的间隙加以微调。

在用气缸顶升、导柱导向的顶升机构中,有一个气缸、两根导柱导向。若导柱间的跨距增大,则会提高机构稳定性,但结构也就越大,成本也相应提升,所以需综合考虑。同理,导柱导程增大,稳定性也越好,但导程的加大无疑会加大垂直空间尺寸,加工精度、配合难度也随之提高,一般导程以(12)倍导柱直径为宜。

在一般顶升机构的使用中,速度允许在几秒内完成,属于慢速运动,因此可以相对提高负载率。气缸的理论出力一般也比实际出力高5%左右(气缸活塞杆与缸壁间存在摩擦)。

另外,单一气缸做顶升,与两只气缸做顶升存在些许差别。两只同样气缸理论总出力为单气缸的两倍,但是实际上由于存在同步差异性,总出力略有差异。在用气缸做动力源的顶升机构中,气控时一定要用中封阀,以防供气中断,造成重物下坠,引发工伤事故。
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