李秋生 孟君 畢文悅 楊睿哲
摘 要:膨脹螺栓裝配機(jī)中的螺母工位裝配裝置由螺母裝配裝置與擰緊裝置組成?;贑reo軟件,對兩種裝置的機(jī)構(gòu)進(jìn)行三維建模,并采用ADAMS軟件對螺母套入螺桿過程進(jìn)行仿真分析,從而能夠較為清晰地顯示螺母裝配過程中角度是否合理,機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案是否具有可行性。
關(guān)鍵詞:機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì);螺母裝配;Creo;ADAMS
引言
膨脹螺栓是主要用于建筑行業(yè)的一種特殊螺紋連接件,能夠?qū)⒃O(shè)備的支架或底座固定在混凝土基礎(chǔ)、梁或板上[1]。膨脹螺栓一般由螺桿、脹管、平墊、彈墊、螺母組成,膨脹螺栓生產(chǎn)企業(yè)一般把五種零件裝配為成品整體出售。膨脹螺栓裝配機(jī)是通過機(jī)械、電器、氣動(dòng)相結(jié)合,將螺桿、脹管、平墊、彈墊、螺母組裝在一起的一種設(shè)備,主要由送料裝置,螺桿、脹管、平墊、彈墊工位裝配裝置,螺母工位裝配裝置,裝配輸送帶構(gòu)成。
螺母工位裝配裝置由螺母裝配裝置、螺母擰緊裝置兩部分組成,由于螺母的特殊結(jié)構(gòu),需要將螺母套入螺桿后,進(jìn)行二次擰緊。因此,螺母裝配在整個(gè)裝配工作中既是重點(diǎn),又是難點(diǎn)。經(jīng)過研究比較,設(shè)計(jì)采用了鏈?zhǔn)捷斔瓦B續(xù)裝配方式,連續(xù)式裝配方式使螺母的預(yù)擰緊、擰緊過程都是在行進(jìn)中完成,大大提高了工作效率[2]。
1 螺母裝配裝置的組成及工作原理
1.1 螺母裝配裝置總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
螺母裝配裝置主要由螺母導(dǎo)槽、螺母推塊、螺母活嘴、螺母活嘴卡、給料傳感器、氣缸組成。圖1為螺母裝配裝置三維模型圖,其中螺母工位安裝平臺通過支撐桿固定在裝配機(jī)機(jī)架上。
1-螺母導(dǎo)槽;2-螺母推塊;3-螺母活嘴調(diào)節(jié)架;4-螺母工位安裝平臺;5-螺母活嘴安裝塊;6-螺母活嘴;7-銷軸;8-開口銷;9-扭轉(zhuǎn)彈簧;10-螺母活嘴卡;11-給料傳感器;12-氣缸
1.2 關(guān)鍵零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
如圖2所示,螺母導(dǎo)槽傾斜放置,右上方與膨脹螺栓裝配機(jī)送料裝置相接,以實(shí)現(xiàn)螺母的順利給料,中間部分作為螺母的滑道。
如圖3所示,螺母推塊中U型凹槽的作用是安裝氣缸推桿,工作時(shí),氣缸推桿推動(dòng)右側(cè)正方形板左右往復(fù)運(yùn)動(dòng),使其將螺母推入螺母活嘴。
如圖4所示,螺母活嘴中間貫通,作為螺母滑道,螺母經(jīng)中間滑道落入活嘴下端U型凹槽處。凹槽右側(cè)伸出兩臂,其作用是裝配過程中支撐螺母。
5 螺母活嘴卡
如圖5所示,螺母活嘴卡通過扭轉(zhuǎn)彈簧安裝在螺母活嘴頂端,旋轉(zhuǎn)角度可調(diào)。其作用是螺母裝配時(shí),在螺母上方壓住螺母,防止螺母套入螺桿時(shí)飛出裝配輸送帶。
1.3 螺母裝配裝置工作原理
螺母經(jīng)裝配機(jī)給料裝置進(jìn)入螺母導(dǎo)槽,經(jīng)滑道落入螺母導(dǎo)槽末端。螺母導(dǎo)槽中部裝有給料傳感器,作用是檢測螺母是否通過滑道。本設(shè)備采用連續(xù)式給料,前方螺母進(jìn)入螺母導(dǎo)槽末端后,給料傳感器檢測到后方螺母進(jìn)入滑道,傳遞信號給裝配機(jī)電控系統(tǒng),系統(tǒng)經(jīng)過信號處理驅(qū)動(dòng)固定在導(dǎo)槽末端的氣缸,氣缸推動(dòng)螺母推塊使前方螺母進(jìn)入螺母活嘴,前方螺母經(jīng)活嘴中滑道進(jìn)入U(xiǎn)型凹槽處,進(jìn)行裝配。同時(shí)后方螺母經(jīng)滑道進(jìn)入導(dǎo)槽末端,等候下一輪裝配。
根據(jù)圖4可知,螺母活嘴一側(cè)耳中設(shè)有長條孔,通過螺栓與螺母將螺母活嘴與螺母活嘴調(diào)節(jié)架連接在一起,兩側(cè)耳中均設(shè)有通孔利用銷軸與開口銷連接于螺母活嘴安裝塊,使螺母活嘴旋轉(zhuǎn)角度可調(diào),以調(diào)節(jié)螺母即將套入螺桿時(shí)的傾斜角度。螺母在U型凹槽處呈傾斜狀態(tài),與水平面有一定夾角。因此,螺母套入螺桿過程如圖6所示。
1.4 基于Creo和ADAMS的螺母裝配過程的建模和運(yùn)動(dòng)仿真分析
1.4.1 螺桿與螺母的建模
在完成螺母裝配裝置零部件的設(shè)計(jì)和裝配設(shè)計(jì)工作后,要進(jìn)行仿真工作。螺桿與螺母主要由Creo軟件建立三維模型,如圖7所示。將裝配體模型在Creo中另存為X_T格式,然后啟動(dòng)ADAMS軟件,在對話框中導(dǎo)入X_T文件,給每一個(gè)零件添加運(yùn)動(dòng)副,如表1。然后給螺桿添加一個(gè)驅(qū)動(dòng)力,運(yùn)用ADAMS進(jìn)行仿真[3]。
1.4.2 螺母裝配過程仿真結(jié)果
當(dāng)螺母傾斜角度為45°時(shí),仿真后得到如圖8所示結(jié)果。
通過仿真可以看到當(dāng)螺母傾斜角度為45°時(shí),在不同時(shí)刻螺母的不同位置,即可了解螺母的裝配情況。實(shí)際工作中,不同型號螺母裝配可根據(jù)仿真結(jié)果適當(dāng)調(diào)節(jié)螺母活嘴的旋轉(zhuǎn)角度,以實(shí)現(xiàn)順利裝配。
2 螺母擰緊裝置設(shè)計(jì)
螺母擰緊裝置包括搓母連接板支架、搓母連接板、拉伸彈簧、挫母板,其結(jié)構(gòu)如圖9所示。其中,支撐桿固定在裝配機(jī)機(jī)架上。
由圖9可知,搓母板固定在搓母連接板上,搓母板為輪齒形結(jié)構(gòu),工作時(shí),輪齒與螺母菱形結(jié)構(gòu)相嚙合,隨著螺母向前運(yùn)動(dòng),螺母在輪齒作用下轉(zhuǎn)動(dòng),達(dá)到與螺桿擰緊的目的,其擰緊過程如圖10所示。搓母連接板支架與支撐桿相連,固定在裝配輸送帶。拉伸彈簧兩側(cè)分別連接搓母連接板與搓母連接支架,其作用是擰緊螺母時(shí)提供張緊力,保證裝配結(jié)束后,螺母連接板能夠回到原來的位置。
3 結(jié)束語
文章以鏈?zhǔn)脚蛎浡菟ㄑb配機(jī)的螺母裝配裝置、螺母擰緊裝置為研究對象,對裝置各部分機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì),具體論述了各機(jī)械部分組成和需要實(shí)現(xiàn)的功能,并運(yùn)用Creo軟件進(jìn)行三維實(shí)體建模。同時(shí)利用ADAMS仿真軟件對螺母裝配過程進(jìn)行仿真分析,清楚地展示了螺母套入螺桿過程中,不同時(shí)刻螺母的位置變化,為工作中螺母裝配裝置的調(diào)節(jié)提供了參考。
參考文獻(xiàn)
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[3]程亞民.基于Creo和ADAMS的聯(lián)合收割機(jī)清選裝置連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及仿真[J].2015(9):42-44.