液壓鉸鏈翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計*

賴玉活 龍裕嘉 林偉健

(①柳州工學(xué)院，廣西 柳州 545616；②廣西科技大學(xué)機(jī)械與交通工程學(xué)院，廣西 柳州 545616)

液壓鉸鏈主要由兜仔、直臂組件、緩沖器組件、彈簧、疊片以及四孔等零部件組成，因具有良好的緩沖性能，能夠使關(guān)門達(dá)到靜音的效果，而得到廣泛使用[1]。

液壓鉸鏈結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，裝配過程中難以從一側(cè)完成所有零部件的裝配，通常需要先從正面完成大部分零部件的裝配，將其翻轉(zhuǎn)后，再對其反面進(jìn)行壓彈簧、鉚接等后續(xù)裝配。目前，對液壓鉸鏈正面和反面的裝配均已實現(xiàn)自動化，但由于缺少相應(yīng)的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)將其連接，導(dǎo)致其裝配生產(chǎn)過程仍然需要人工參與翻轉(zhuǎn)和更換治具，無法實現(xiàn)自動化。這不僅提高了液壓鉸鏈生產(chǎn)成本，也影響了生產(chǎn)效率。對此設(shè)計了一種液壓鉸鏈翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，應(yīng)用于液壓鉸鏈裝配線之間，以實現(xiàn)自動化翻轉(zhuǎn)。

1 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)總體概述

圖1為所研究產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)圖。完成正面裝配的液壓鉸鏈隨治具輸送至翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，要求翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)將其從翻轉(zhuǎn)前治具上取出，并進(jìn)行180°翻轉(zhuǎn)后安放至翻轉(zhuǎn)后治具上，隨后隨治具對其反面進(jìn)行裝配。對此，為了實現(xiàn)液壓鉸鏈從翻轉(zhuǎn)前治具上的夾取，設(shè)計了上料機(jī)構(gòu)；為了實現(xiàn)對液壓鉸鏈的定位和180°翻轉(zhuǎn)，設(shè)計了轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)；為了將翻轉(zhuǎn)后的液壓鉸鏈放入新的治具中，設(shè)計了下料機(jī)構(gòu)。采用PLC作為機(jī)構(gòu)的控制系統(tǒng)，并通過傳感器對工件進(jìn)行檢測；采用氣缸作為上料機(jī)構(gòu)與下料機(jī)構(gòu)的驅(qū)動原件。翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)裝配圖如圖2所示。

2 上料機(jī)構(gòu)

上料機(jī)構(gòu)如圖3所示，主要由支撐柱、連接板、安裝板、橫移氣缸、上下氣缸、夾手氣缸以及夾手等零件構(gòu)成。橫移氣缸固定于連接板上，其活塞桿與安裝板相連接；安裝板上裝有上下氣缸，氣缸活塞桿與裝有夾手的夾手氣缸相連，從而實現(xiàn)了夾手水平和豎直方向上的自由移動。此外，為了避免出現(xiàn)過大的速度波動導(dǎo)致液壓鉸鏈晃動，在有桿氣缸的行程起點和終點設(shè)置了限位器進(jìn)行緩沖。

上料過程中，夾手下移夾緊直臂將液壓鉸鏈從治具中夾出，隨后橫移氣缸推動夾手，將液壓鉸鏈水平插入轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)中實現(xiàn)上料。

3 轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)

轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)如圖4所示，主要由分割器、電機(jī)、轉(zhuǎn)軸、翻轉(zhuǎn)輪、上定位塊以及下定位塊所構(gòu)成。定位塊固定在翻轉(zhuǎn)輪的8個側(cè)面上，翻轉(zhuǎn)輪中心與轉(zhuǎn)軸相連接，轉(zhuǎn)軸另一端通過聯(lián)軸器與裝有電機(jī)的分割器相連，實現(xiàn)了定位塊的間歇翻轉(zhuǎn)。工作過程中，翻轉(zhuǎn)輪每翻轉(zhuǎn)45°，兩側(cè)定位塊便會進(jìn)行一次上下料，位于上方的定位塊則用來存放液壓鉸鏈，并隨翻轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動將其逐漸翻轉(zhuǎn)。由于裝有液壓鉸鏈的定位塊開口始終朝上或水平，翻轉(zhuǎn)過程中可依靠重力對液壓鉸鏈進(jìn)行封閉和定位，從而省去了傳統(tǒng)的裝夾機(jī)構(gòu)，同時提高了翻轉(zhuǎn)效率[2]。

定位過程中，由于此時的液壓鉸鏈為半成品，零部件易發(fā)生轉(zhuǎn)動，為實現(xiàn)對其定位，采用對直臂和兜仔兩關(guān)鍵零件定位來實現(xiàn)。在上定位塊中心設(shè)置了凹槽來對直臂進(jìn)行定位；在上定位塊和下定位塊連接處設(shè)置凸臺，通過兩定位塊間隙來對兜仔進(jìn)行定位?？紤]到上料過程中兜仔和四孔會發(fā)生不可避免的相對轉(zhuǎn)動，為了保證上料的順利進(jìn)行，在定位塊的直角處均采用圓角和倒角過渡，來對液壓鉸鏈進(jìn)行導(dǎo)向。

4 下料機(jī)構(gòu)

下料機(jī)構(gòu)與上料機(jī)構(gòu)原理相同，但在液壓鉸鏈取出的過程中，兜仔會受重力作用發(fā)生較大轉(zhuǎn)動，且夾取位置靠近鉸鏈末端，導(dǎo)致鉸鏈無法在治具上完全安放到位。對此，在下料機(jī)構(gòu)上增加了定位裝置，來輔助完成液壓鉸鏈的安放。

定位裝置如圖6所示，主要由法蘭、氣缸以及橡膠構(gòu)成，可隨夾手水平移動。工作過程中，橫移氣缸伸縮將液壓鉸鏈，隨后由上下氣缸推動將鉸鏈放入翻轉(zhuǎn)后治具，鉸鏈放入治具后定位機(jī)構(gòu)上的定位氣缸立即推動橡膠按壓鉸鏈上的疊片，使直臂放置到位的同時使四孔與兜仔貼近治具完成安放。

5 結(jié)語

本文所設(shè)計的液壓鉸鏈翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)實現(xiàn)了液壓鉸鏈的自動存取和翻轉(zhuǎn)，減少了工人的參與，降低了工人勞動強(qiáng)度。翻轉(zhuǎn)過程中上料與下料并行工作，節(jié)省時間，使其工作節(jié)拍可穩(wěn)定在1.5 s之內(nèi)，如圖7所示。該翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)已應(yīng)用于液壓鉸鏈自動化裝配生產(chǎn)線中，其結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定，符合生產(chǎn)線要求。其翻轉(zhuǎn)方法也可用于其他小型工件的生產(chǎn)線中，對解決小型工件的翻轉(zhuǎn)問題具有一定的參考價值。