□ 郭起躍 □ 秦曉鋒

長(zhǎng)空精密機(jī)械制造公司 陜西漢中 723102

我公司生產(chǎn)的小模數(shù)齒輪工件孔徑大多為φ1.5～φ5 mm，圖紙要求孔徑公差一般不大于0.010 mm。客戶要求該孔與客戶端軸工件配合的過(guò)盈量必須穩(wěn)定在0.005～0.012 mm范圍內(nèi)，否則裝機(jī)后外部齒輪會(huì)偶然出現(xiàn)開裂或打滑等嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題?？紤]到客戶端軸外圓存在0.002 mm的加工公差，這就必須使孔的公差保證在0.005 mm以內(nèi)，而我公司目前的設(shè)備及刀具無(wú)法穩(wěn)定地大批量生產(chǎn)如此高精度的內(nèi)孔。

為了既能保證裝配精度，又能采用經(jīng)濟(jì)的加工精度，經(jīng)雙方協(xié)商后決定采用分組裝配法，客戶根據(jù)我方工件孔徑分組檢驗(yàn)結(jié)果來(lái)加工軸。分組裝配法是工程中常用的裝配方法，能夠擴(kuò)大裝配組成環(huán)的公差，使工件能夠按照經(jīng)濟(jì)精度加工。因此需要在檢驗(yàn)時(shí)對(duì)我公司生產(chǎn)的齒輪工件內(nèi)孔進(jìn)行分組，而此類工件年產(chǎn)量超過(guò)3 000萬(wàn)件，采用人工分組效率低、成本高且準(zhǔn)確率不夠高。為此，我公司開發(fā)了一臺(tái)高效的孔徑自動(dòng)分選機(jī)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)大批量小孔徑工件內(nèi)孔直徑的自動(dòng)分組。

1 檢驗(yàn)分選原理

1.1 孔徑組的劃分

1.1.1 分組數(shù)的確定

因采用分組裝配，所以工件公差仍然按照0.010 mm進(jìn)行控制。由于產(chǎn)品裝配要求的過(guò)盈量在0.005～0.012 mm范圍內(nèi)，且客戶端軸外圓存在0.002 mm的加工公差，裝配精度要求高；同時(shí)由于工件孔徑較小（φ1.5～φ5 mm），所以為了檢驗(yàn)方便，分組數(shù)不宜過(guò)多，將孔徑尺寸分為兩組。

1.1.2 分組界限的確定

經(jīng)過(guò)前期對(duì)孔徑尺寸的統(tǒng)計(jì)，可見尺寸基本呈正態(tài)分布，因此，以工件孔徑公差（0.010 mm）的1/2為界進(jìn)行劃分，即：

第一組，φD-0.005～φD；

第二組，φD-0.010～φD-0.005。

▲圖1 檢驗(yàn)分選示意圖

1.2 分選原理

由于工件孔徑尺寸只分了兩組，所以檢驗(yàn)分選就變得非常簡(jiǎn)單。

1.2.1 分選探頭設(shè)計(jì)

工件尺寸的分選界限為φD-0.005，以此尺寸設(shè)計(jì)圓柱形探頭（類似于塞規(guī)），前段為錐度探測(cè)導(dǎo)向，如圖1（a）所示。如果分選探頭能夠通過(guò)工件孔徑，則該工件尺寸處于第一組，如圖1（b）所示；若分選探頭不能通過(guò)工件孔徑，則該工件尺寸處于第二組，如圖1（c）所示。

1.2.2 分選工藝流程

根據(jù)工件孔徑分選的自動(dòng)化要求，制訂分選工藝流程，如圖2所示。

（1）上料：由于工件尺寸較小，所以采用人工無(wú)序上料；

（2）排序傳送：將無(wú)序的工件排列整齊并傳送至分選工作臺(tái)；

（3）工件定位：將工件準(zhǔn)確定位至分選探頭正下方，同時(shí)考慮一定范圍的浮動(dòng)，以防定位不準(zhǔn)確導(dǎo)致?lián)p壞探頭和工件；

▲圖2 檢驗(yàn)分選示意圖

（4）探測(cè)分選：探頭向下運(yùn)動(dòng)探測(cè)工件孔徑，進(jìn)行分選，并分別送入各自料斗。

2 分選機(jī)開發(fā)

為了實(shí)現(xiàn)上述自動(dòng)分選工藝流程，開發(fā)的孔徑自動(dòng)分選機(jī)如圖3所示。

2.1 系統(tǒng)組成

分選機(jī)主要由4部分組成，分別為自動(dòng)送料系統(tǒng)、工件定位系統(tǒng)、檢測(cè)分選系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)。

2.1.1 自動(dòng)送料系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要由振動(dòng)盤及導(dǎo)料槽組成，主要功能是使被測(cè)工件從無(wú)序雜亂的狀態(tài)，變?yōu)樨Q直排列整齊，并以均勻的速度傳送給檢測(cè)機(jī)構(gòu)。為了提高分選效率，由振動(dòng)盤送出的工件通過(guò)3個(gè)導(dǎo)料槽輸送，每個(gè)工作節(jié)拍可同時(shí)檢測(cè)分選3個(gè)工件。

2.1.2 工件定位系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要由工件定位板、橫向定位氣缸、縱向定位氣缸組成。工件定位板由左右兩部分組成，分別開設(shè)3個(gè)半圓定位槽，在橫向定位氣缸和縱向定位氣缸的帶動(dòng)下，往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)定位。右半部分將工件從導(dǎo)料槽準(zhǔn)確送至檢測(cè)探頭正下方，左半部分將檢測(cè)后的工件從檢測(cè)位置送至分選處進(jìn)行分選。

2.1.3 檢測(cè)分選系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要由探測(cè)氣缸、分選探頭和3個(gè)分選氣缸組成。工件到位后，探測(cè)氣缸帶動(dòng)分選探頭下行，當(dāng)工件尺寸處于第一組時(shí)，分選探頭通過(guò)工件孔下移，當(dāng)工件尺寸處于第二組時(shí)，分選探頭不能通過(guò)工件孔，分選探頭桿接近下移的霍爾元件傳感器，發(fā)出指令信號(hào)。工件定位系統(tǒng)將檢測(cè)過(guò)的3個(gè)工件送至分選處3個(gè)對(duì)應(yīng)的位置，由3個(gè)分選氣缸執(zhí)行分選。

▲圖3 孔徑自動(dòng)分選機(jī)

2.1.4 電氣控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要由可編程控制器（PLC）、電磁閥和數(shù)個(gè)控制開關(guān)組成，主要作用是通過(guò)電磁閥實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)氣缸的自動(dòng)控制，并協(xié)調(diào)分選工藝流程的節(jié)拍。

2.2 系統(tǒng)工作過(guò)程

系統(tǒng)工作時(shí)，按照以下幾個(gè)節(jié)拍實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的自動(dòng)檢測(cè)分選。

（1）振動(dòng)盤將工件通過(guò)導(dǎo)料槽送至檢測(cè)工作臺(tái)；

（2）縱向定位氣缸帶動(dòng)工件定位板右移至右位，橫向定位氣缸帶動(dòng)工件定位板前進(jìn)，工件定位板右側(cè)定位槽卡住3個(gè)工件，縱向定位氣缸帶動(dòng)工件定位板左移至左位，工件定位板右側(cè)的3個(gè)工件處于分選探頭正下方；

（3）探測(cè)氣缸帶動(dòng)分選探頭下移探測(cè)，若工件尺寸處于第二組時(shí)，分選探頭不能通過(guò)工件孔，分選探頭桿被止住，與下移的霍爾元件傳感器感應(yīng)，發(fā)出指令信號(hào)，然后分選氣缸帶動(dòng)分選探頭上移退回；

（4）橫向定位氣缸帶動(dòng)工件定位板后退，然后執(zhí)行第（2）步工作過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中，工件定位板左側(cè)定位槽將第（3）步檢測(cè)過(guò)的3個(gè)工件送至分選處；

（5）對(duì)應(yīng)的3個(gè)分選氣缸，根據(jù)第（3）步發(fā)出指令信號(hào)執(zhí)行分選，如果工件尺寸處于第一組時(shí)，對(duì)應(yīng)的霍爾元件傳感器沒有信號(hào)發(fā)出，分選氣缸不動(dòng)作，工件沿著第一組尺寸工件通道被推入第一組料斗，如果工件尺寸處于第二組時(shí)，對(duì)應(yīng)的霍爾元件傳感器發(fā)出信號(hào)，分選氣缸動(dòng)作，拉開對(duì)應(yīng)工件下方拉板，工件掉入第二組料斗；同時(shí)進(jìn)行第（3）步。

分選機(jī)按照上述節(jié)拍自動(dòng)循環(huán)檢測(cè)分選，將被測(cè)工件分成兩組。

3 結(jié)論

開發(fā)的分選機(jī)分選效率高，是人工分選的10倍以上，且分選穩(wěn)定性及準(zhǔn)確度高。目前，我公司已使用該設(shè)備分選工件總數(shù)超過(guò)5 000萬(wàn)件，經(jīng)過(guò)客戶裝機(jī)后，未出現(xiàn)齒輪打滑或開裂問(wèn)題。該設(shè)備的成功開發(fā)和使用，為公司每年節(jié)約內(nèi)外部的質(zhì)量管理成本超過(guò)30萬(wàn)元。該設(shè)備成本低，操作簡(jiǎn)單，勞動(dòng)強(qiáng)度低。同時(shí)，只需要更換分選探頭、導(dǎo)料槽以及工件定位板，就可實(shí)現(xiàn)其它工件的分選，有一定的推廣價(jià)值。