2024年2月9日发(作者：)

轴用开口卡簧自动压装机结构设计及分析Design and analysis of auto-pressing structure for axial spring collar秦 涛，王阳光QIN Tao, WANG Yang-guang（湖北文理学院 机械工程学院，襄阳 441053）摘 要：针对电机生产装配工艺过程中采用的装配设备较少，自动化程度较低，影响了生产效率和电机的产能。在制造业朝向自动化，柔性化发展的趋势下，依据用户需求，设计一种轴用开口卡簧自动压装设备。首先，依据设计需求确定轴用开口卡簧零件的装配策略，并对开口卡簧的自动压装设备进行结构设计。然后，利用Pro/E软件对开口卡簧压装设备的机械部分进行设计建模。最后，采用Ansys分析软件对卡簧压装过程进行动态有限元仿真分析，确定卡簧自动压装的驱动压力等关键参数，为驱动原件选型和卡簧材料选择奠定理论基础。关键词：轴用卡簧；自动压装；结构设计；有限元分析中图分类号：TP391.7

文献标识码：A

文章编号：1009-0134(2018)05-0138-030 引言卡簧通常也被称作挡圈或者扣环，是一种常用的零件，它的种类有很多，分为E型卡簧、C型卡簧和U型卡簧等几大种类。长期以来，卡簧的安装过程一般都是由人工通过使用工具来完成的。针对不同类型的卡簧，有不同的卡簧安装工具，E型卡簧一般使用介子叉作为安装工具，C型卡簧一般使用卡簧钳作为拆装工具。卡簧零件类型多样、尺寸多样，应用具有针对性，导致了卡簧自动压装设备的通用性不强，机械制造中的自动安装很难实现，成为了现代机械制造业的瓶颈[1]。所以对卡簧类零件的自动压装设备进行研究和设计是非常必要的。随着各种技术发展，多学科的集成融合应用成为了一种趋势。在卡簧自动压装设备的制造中引入自动控制技术、伺服控制机构、气动技术、传感器技术等多种技术，有助于实现生产设备的自动化和柔性化，利于提高生产线的效率和产能。在结构方案设计过程中，借助于有限元技术，针对机械本体及机构运行过程可以进行多种分析，以增强设备的可靠性等[3～6][2]开口卡簧压装到压缩机电机轴上的卡簧槽中，要求电机实现人工上料、自动下料。开口卡簧的结构和几何形状相对简单，通过专门设计的弹夹式上料库实现卡簧的自动送料。为了实现卡簧压装作业的自动化，所设计的自动压装设备需自动将电机送到工作位置，根据其几何特征设计专用工装夹具，将其进行定位和固定。同时将开口卡簧送到安装位置并通过压装气缸的作用将卡簧准确安装在电机轴上的卡簧槽上。整个装配过程分为五个步骤：电机与卡簧人工上料、电机自动移位、电机与卡簧定位、卡簧压装、电机自动下料。1.2 设备总体方案综合考虑到开口卡簧的装配策略以及自动压装设备的布局方案，根据卡簧装配中的特点，设计出的开口卡簧自动压装设备总体方案如图1所示，其机械结构主要包括支架机构、夹紧与移料机构和卡簧压装机构三大部分。支架机构起支撑作用，整体采用焊接悬臂支架结构，占用半边流水线。夹紧与移料机构主要实现电机的定位夹紧与送料推料动作。卡簧压装机构主要实现开口卡簧的储料和卡簧压装作业。正常工作时，通过人工上料，将电机放在夹紧与移料机构的定位板上，定位板上的定位夹紧机构的气缸动作对电机进行定位并夹紧，然后移料机构气缸动作将电机移动到卡簧安装位置。固定在卡簧压装机构上的传感器检测电机到位时，压装机构动作将开口卡簧压入电机轴上卡簧槽内。动作完成后，。本文针对卡簧压装设备进行了结构设计，采用Ansys分析软件对卡簧压装过程进行有限元仿真分析，确定卡簧压装的驱动压力及卡簧的材料。1 轴用开口卡簧自动压装设备总体设计方案1.1 装配策略分析卡簧自动压装设备的主要工作内容及装配工序是将收稿日期：2017-12-19基金项目：2017年襄阳市科技研究与开发项目；“机电汽车”湖北省优势特色学科群2017年度开放基金（XKQ2017015）作者简介：秦涛（1987 -），男，湖北襄阳人，讲师，博士，研究方向为智能制造及机器人技术。【138】 第40卷 第5期 2018-05