电机铁芯液压自动铆接机的研制.pdf

2 0 1 4年 1 0月 第 4 2卷 第 2 0期 机床与液压 MACHI NE TOOL ＆ HYDRAULI CS 0c t ． 2 01 4 Vo 1 ． 4 2 No ． 2 0 DO I 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 4 ． 2 0 ． 0 2 5 电机铁芯液压 自动铆接机的研制 马金 河 台州职业技术学院机 电工程 学院，浙江台州 3 1 8 0 0 0 摘要研制一种电机铁芯液压 自动铆接机 ，该铆接机可以实现 自动送铆钉和自动穿铆钉、多个铆钉一次性 自动压铆； 可以进行铆钉缺少光电技术探测，防止出现漏铆现象。该铆接机采用多阶段变压力压铆机液压系统 ，解决了固定压力压铆 机液压系统在压铆时容易偏斜造成压铆质量差的现象。电机铁芯液压 自动铆接机的使用，可降低人员使用数量和工人的劳 动强度，可提高生产效率、产品质量和质量稳定性。 关键词电机铁芯；液压；自动铆接机 中图分类号T H1 3 7 文献标识码 B 文章编号1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 4 2 0 0 8 1 3 De v e l o p me n t o f t h e M o t o r I r o n Co r e Hy d r a u l i c Au t o ma t i c Ri v e t i n g M a c h i n e MA J i n h e T a i z h o u T e c h n i c a l C o l l e g e ， T a i z h o u Z h e j i a n g 3 1 8 0 0 0，C h i n a Ab s t r a c t A k i n d o f mo t o r i r o n c o r e h y d r a u l i c a u t o ma t i c r i v e t i n g ma c h i n e w a s d e v e l o p e d ．T h e ma c h i n e c o u l d b e u s e d t o r e a l i z e a u t o ma t i c f e e d i n g r i v e t a n d a u t o ma t i c w e a r i n g ri v e t ，a u t o ma t i c p r e s s u r e riv e t i n g o f mu l t i p l e riv e t s ．Us i n g p h o t o e l e c t r i c d e t e c t i o n t e c h - n o l o g y ，ri v e t l a c k c o u l d b e d e t e c t e d，S O l e a k a g e p h e n o me n o n o f r i v e t i n g w a s p r e v e n t e d ．Ad o p t i n g mu l t i - s t a g e v a ri a b l e p r e s s u r e h y d r a u l i c s y s t e m ，t h e p o o r p r e s s u r e riv e t i n g q u a l i t y c a u s e d b y f i x e d p r e s s u r e ri v e t i n g ma c h i n e h y d r a u l i c s y s t e m d e fl e c t i o n wa s i mp r o v e d ．T h e us e o f t h e h y dr a ul i c a u t o ma t i c riv e t i ng ma c h i ne c a n r e d uc e l a b o r i n t e n s i t y a n d wo r k e r s ．Th e pr o du c t i o n e ffic i e n c y，p r o du c t qu ali t y a n d q u ali t y s t a b i l i t y a r e i mp r o v e d ． Ke y wo r d s Mo t o r i r o n c o r e ；Hy d r a u l i c p r e s s u r e ；Au t o ma t i c riv e t i n g ma c h i n e 某市有 电机生产企业 4 5 9家 ，其 中规模 上企业有 2 0 5家。近几年 ，通过质量提升 ，企业生产条件 明显 改善 ，产品的配套件 日渐完备，已具备专业化大规模 生产的能力，电机龙头企业的管理水平、技术水平、 产品质量处于国内同行领先水平，使用高性能、高品 质原辅材料，有完善的检测能力，总体发展前景十分 看好 。但是，还存在电机产品结构不合理、技术含量 不高、工艺及装备落后的企业，特别是生产效率低已 成为当前电机生产中的突出问题。主要原因是 生产 自动化水平不 高 ，人 工操 作环节多 。特别是企业 用工 紧张 ，劳动力缺乏 导致生产量能下 降 ，产 品成本 上升 明显，降低了产品竞争力。电机生产企业急需改进生 产条件 ，提高生产 自动化水平，降低人员使用数量和 工人劳动强度 。 电机铁芯液压自动铆接机的研制 ，就是针对 以上 情况提出的。此设备可提高生产效率 2倍 ，在同样生 产量 的情况下 ，可使此工序 的操作人员从 3人减少 为 1 人 ，并提高了产 品质量 和质量稳定性。电机铁芯 图 1 铆钉压入的作业在某电机公司属于瓶颈工序， 主要 工 作 依 靠 人 工 作 业 ，例 如 铆 钉 穿 人、 硅钢片 的盘放 等，均 需要操作 工动作 娴熟 、 精 心 专 注 ，否 则 效 率 极 低 或 不 良 品 频 出。 目前 该 电机 公 司 电机 铁芯压铆工艺是 1 采用人工将盘绕状 的 图1 定子铁心 硅钢 带 绕 在 几 个 销 上 面，然后把 1 6根铆钉插入铁芯中，再采用油压机床 进行铆钉的压铆工作 ； 2 如果 由于作业者不小心， 少放了一根铆钉，设备也无法识别 ，有可能将少装铆 钉 的产品 流 向客户 处 ； 3 采用人 工一根一 根地插 入铆钉 ，作业效率低 ，工人的劳动强度大 ，一个产品 作业时间大约需要 6 0 S 左右，一个人单台设备无法 实现月产 6 万个的目标。因此有必要研制电机铁芯液 压 自动铆接机 ，重点要实现 自动穿铆钉和 自动判 别缺 品。 收稿 日期 2 0 1 3 0 9 2 1 基金项目台州市科技计划项 目 1 2 0 2 k y 1 5 作者简介马金河 1 9 6 4 一 ，男 ，副教授 ，主要从事液压技术方面科研和教学工作。E ma i l 1 1 9 4 3 4 4 2 3 8 q q ． c o m。 8 2 机床与液压 第 4 2卷 1 关键技术 问题 1 多铆钉 自动送料机构与 自动化穿铆钉机构 的研制 此机构能把放在料筒中的铆钉 自动排列好 ，全部 钉 头朝下 ，按顺 序排列 ，并按 生产 节拍 要 求 ，把 1 6 根铆钉一次送到铆接夹具 ，经过油缸下压将铆钉压入 定位好的硅钢片铆钉孔内，代替原来人工穿铆钉的工 作。1 6根铆钉既不能多也不能少，如果少 1 根铆钉， 设备将 自动停止铆钉的插入及压铆工作，防止出现漏 铆 ，从而从根本上杜绝少装铆钉的产品流向客户处。 由于铆钉细长 ，此机构 的研制十分关键。 2 铆钉缺少光电技术探 测 为了确定每一根铆钉都 已穿入硅钢片的铆钉孑 L 内，并且已完全穿通，需要设计一套探测铆钉有无压 入孔内既定位置的光电感应系统，防止漏装铆钉和铆 钉压不到位，否则要 自动报警，修正错误。此装置可 以检测铆钉位置和垂直度是否正确，如果铆钉位置和 垂直度不正确，铆钉将不能插入铆接孔中，设备应停 止工作并报警 ，否则设备会卡住。电机铁芯压铆的铆 钉直径只有 2 m m，长度达 3 0 m m，铆钉与铆接孔配 合为 G 8 ／ h 7 ，配合间隙很小 ，将 1 6根铆钉 自动准确 插入铁芯铆接孑 L 中，存在较大的困难 ，对夹具精度要 求很高，必须对铆钉位置精度和垂直度等进行检测和 校正 ，否则很难把细长铆插入孔中。 3 多铆钉多工位压铆的液压系统研制 多铆钉压铆的液压系统要保证满足压铆时适当的 压力、适当的速度 、多工位 的要求 ，而且要节能环 保 。 2多铆钉 自动送钉装置 目前 ，常用的压铆机通常每次只压铆一个铆钉， 送钉装置每次也只需送一个铆钉。为了提高 自动压铆 机压铆效率，自动压铆机可以多铆钉一次压铆，也要 求送钉装置能够多铆钉一次送到位。文中采用了一种 用在 自动压铆机上的多铆钉 自动送钉装置。 如图2和图 3 所示 该多铆钉 自动送钉装置包括 振动盘 1 、气液阻尼缸 2 、多铆钉直线排列器 3 、透 明软管 4和定位盘5 ；在多铆钉 自动送钉装置中，多 铆钉直线排列器 3 包括滑块 8 、导向块 9 、定位块 1 0 和压板 1 1 ；滑块 8上开有 多个铆钉 槽 1 2 ，定位 块 l 0 和压板 1 1 通过螺钉联接到导向块 9上；滑块 8可以 在导向块 9中自由滑动。在多铆钉 自动送钉装置中， 多铆钉直线排列器 3的滑块 8与气液阻尼缸 2的活塞 杆 7 联接 ，气液阻尼缸 2的活塞杆 7可以推拉多铆钉 直线排列器 3的滑块 8 。 多铆钉自动送钉装置安装在自动铆压机上 ，把大 量铆钉放在振动盘 1 里 ，通过振动盘 1 把铆钉送到多 铆钉直线排列器 3 ，气液阻尼缸 2的活塞杆 7推拉多 铆钉直线排列器 3的滑块 8 ，把铆钉送到透明软管 4 中 ，铆钉从透 明软管 4进入到定位盘 5中 ，即可实现 多铆钉一次压铆。 7 -- 活 动 盘 液 阻尼 缸 铆 钉直 线 列 器 明软管 位 盘 钉 塞 杆 图 2 多铆钉 自动送钉装置 图3 多铆钉自动送钉装置立体图 3 多阶段变压力压铆机液压系统 该设备采用了多阶段变压力液压系统，解决了固 定压力压铆机液压系统在压铆时容易偏斜 造成压 铆质 量差的现象。多阶段变压力液压系统主要包括高压调 整溢流阀 1 、低压设定溢流阀 2 、中压设定溢流阀 3 、 油缸换向电磁阀4 、高低压切换电磁阀5和铆接油缸 6。 在初始状 态时 ，高低压切换 电磁 阀 5左侧线 圈电 源通电，铆接油缸 6以中压设定溢流阀3 设定的压力 上行并保持不跌落。工作时，首先利用外部可编程控 制器 P L C将油缸换向电磁阀4和高低压切换电磁阀 5 右侧线圈同时通电，使油缸以低压设定溢流阀2设定 第 2 O期 马金河电机铁芯液压 自动铆接机的研制 8 3 的压力下行并保持设定的时间，进行低压旋铆找正； 低压旋铆时间到后 ，断开高低压切换电磁阀 5右侧线 圈电源 ，使油缸上腔压力变为高压调整溢流阀 1 设定 的压力 ，进行高压旋压成形 ；高压旋压成形时间到 后 ，又使 高低压切换 电磁 阀 5右侧线 圈通电 ，进行低 压精铆 ，最终使铆接定形并提高铆接处光洁度。低压 精铆时间到后，断开油缸换向电磁 阀4 ，高低压切换 电磁阀 5 左侧线圈电源通电，使油缸上行恢复初始状 态 。 调整 溢 流 阀 设定 溢 流 阀 设定溢流阀 抉向电磁阀 压切 换 电磁 阀 油缸 图4 多阶段变压力压铆机液压系统 4总 结 该电机铁芯液压 自动铆接机已经试制成功。新型 电机铁芯液 压 自动铆 接机 实施 的压铆 工 艺是 1 由自动供料机 自动供应铆钉并进行插入及压铆； 2 压铆作业时作业者只需将产品按规定放入夹具中，启 动开关即可由设备进行全过程的压铆； 3 装有检 测装置 ，如果出现少供一根铆钉，设备 自动停止铆钉 的插入及压铆 工作 ，防止出现漏铆 ，从 而从根本 上杜 绝少装铆钉的产品流向客户处； 4 装有安全光栅， 在设备运动过程中，如不小心将手伸进去，设备将会 自动停止并报警 ，避免工伤事故 的发生； 5 一个 产品作业时间大约为 2 0 s 。 新型电机铁芯液压 自动铆接机的使用降低了人员 使用数量和工人的劳动强度，可提高生产效率 2倍 ， 使此工序的操作人员从 3人减少为 1 人 ， 提高了产品 质量和质量稳定性 ，解决了 “ 电机铁 芯铆钉压人工 序” 生产瓶颈 问题 ，提高 了生产 自动化水平 。 参考文献 [ 1 ]易捷 ， 孙坤龙． 全液压铆接机的研制 [ J ] ． 液压与气动， 2 0 0 2 2 1 2 ． [ 2 ]杨顺． 货车上心盘液压 自动铆钉机的研制[ J ] ． 铁道车 辆 ， 2 0 0 9 1 1 3 6 3 8 ． 上接 第 6 9页 从 图 5可看 出 阀块底板 的通道 中出现涡流 ，流 场非常复杂 ，最大流速仅为 8 ． 7 8 m ／ s 。从管道压力 云图可以看出流体流过每个 阀块组时压力依次降 低，每个工艺孔对压力都有很大的影响，到第 6组阀 块组通道时，其压力最大为 6 ． 0 2 MP a ，压力损失较 大 。 由于流线是一条瞬时光滑曲线 ，它不能转折，也 不能相交 ，所以在流道的直角拐弯处流体就产生分 离 ，从 而形成 涡旋 ，并且 由于流体 流动的惯性 ，在铅 直方 向的流道上也有流动 的分离和再附壁现象 。有 涡 旋形成 ，涡旋就要旋转 ，必然要消耗主流能量和产生 流体噪声，这些都是产生在流动过程中能量损失和流 体噪声的主要因素 J 。 4结论 1 考虑 到双 作用 伸缩 缸 控制 较 难 ，且 双 油 口 成本较大，特采用单作用伸缩缸 ，打开液控锁开 口， 使其靠 自重下降，通过节流阀调整下降速度 ； 2 为了使布料机水平上升，在设计时机械结 构尽量达到左右平衡 ，同时在前后升 降加 同步阀 ，保 证 4 个 油缸 同步上升 ； 3 卸料开门时要求动作 比较灵敏 ，采用 电磁 比例阀来控制流量，以满足用户需求； 4 通过对阀体的流体仿真，研究其压力损失， 找出易于产生涡流的地方 ，避免了后续试验的问题， 节 省产品试制时 间。 参考文献 [ 1 ]蒋勤俭． 住宅建筑工业化关键技术研究[ J ] ． 混凝土世 界 ， 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