一種半自動旋轉鉚接工裝及其鉚接方法與流程

本發明涉及鉚接工裝技術領域，更具體的說，涉及一種半自動旋轉鉚接工裝及其鉚接方法；本發明適用于低壓斷路器中兩種零件的半自動化鉚接，也可推廣到類似的五金件半自動化鉚接。

背景技術：

鉚接是產品工業生產過程中最常見的加工工藝之一，是將兩件以上工件鉚合在一起。隨著我國電網改造的不斷深入，低壓斷路器產品的需求量不斷增加，為了保證供配電的安全性、可靠性、連續性，對斷路器要求越來越高。低壓斷路器產品中有很多部件是由兩個或多個零件鉚接而成。

目前斷路器生產行業中通常都是采用人工對斷路器進行裝配，員工手動上料，手工操作，鉚接完成后再手動取出，放入周轉盒。然而由于斷路器零部件多、外形各異、裝配工藝復雜，人工裝配直接導致在裝配過程中需要大量的勞動力，費時費力，生產效率低。且實際裝配過程中，工人自身的熟練程度不同、裝配習慣不同，會導致裝配一致性和連貫性差的缺陷產生，直接影響裝配質量。在國家戰略中國制造2025的背景下，在大力提倡創新升級，提質增效的潮流中，為滿足生產的需要，提高效率，設計一款符合鉚接要求的工裝設備顯得非常必要。

經檢索，中國專利申請號201110169318.9，申請日為2011年6月22日，發明創造名稱為：斷路器半自動輔助裝配裝置；該申請案公開了一種斷路器半自動輔助裝配裝置，包括工作平臺，所述工作平臺上安裝有由驅動裝置驅動旋轉的轉盤，所述轉盤上圓周間隔設有若干斷路器組件預裝配夾具；同時在工作平臺上沿著轉盤的旋轉方向順序布置有套管鉚合裝置、產品自動檢測裝置、螺絲自動裝配裝置和機械手取料裝置，所述產品自動檢測裝置與螺絲自動裝配裝置電連接。該申請案提供的裝置能夠提高生產效率，提高產品的裝配一致性和連貫性，從而實現斷路器的工業半自動化生產。

中國專利號ZL 201521015437.9，授權公告日為2016年8月10日，發明創造名稱為：一種自動鉚接機；該申請案包括有主機箱、鉚接轉盤、鉚接伺服電機、鉚釘供料機構、進料機構、出料機構和電控箱；所述鉚接轉盤可轉動地設于主機箱內的工作平臺上，其盤面上設有若干個夾具；所述鉚接伺服電機的驅動軸上設有鉚接上模。工作時，操作員將進料機構輸入的產品放置上料工位處的夾具后，鉚接轉盤轉動、將產品運送至裝釘工位，鉚釘供料機構將鉚釘裝在產品上，接著鉚接轉盤繼續轉動、將產品運送至裝釘工位后鉚接伺服電機驅使鉚接上模向下移動至與夾具接合、鉚接，最后通過出料機構輸出。該申請案可自動完成產品的鉚接，減輕勞動強度和提高生產效率。

上述申請案均提供了能夠提高生產效率的斷路器輔助裝配工裝，但上述申請案結構設計有其特殊性和針對性，推廣應用性不強；且尤其是第二個申請案，結構設計很復雜，制造成本較高，更不便于推廣應用。

技術實現要素：

1.發明要解決的技術問題

本發明的目的在于克服現有斷路器鉚接裝配工藝自動化程度低，費時費力且生產效率低的問題，提供了一種半自動旋轉鉚接工裝及其鉚接方法；使用本發明的鉚接工裝，員工手動將零件放好，分度盤自動旋轉，壓機自動下壓鉚接，在鉚接氣缸自動鉚接的同時，取料裝置自動將鉚接好的零件取出，員工在空工位上放入新的零件，也即放料，鉚接，取料3個動作同時進行，大量的節約了時間，減輕了勞動強度，工作效率提升一倍以上。

2.技術方案

為達到上述目的，本發明提供的技術方案為：

本發明的一種半自動旋轉鉚接工裝，包括壓機、上模、下模、取料單元和電控單元，所述的上模與壓機相連，該上模的下方設置有一分度單元，所述的分度單元包括氣動分割器和分度盤，氣動分割器帶動分度盤在水平方向上旋轉；所述的下模設置有多個，多個下模等間隔活動設置于分度盤上；所述的取料單元設置于分度單元側邊，取料單元吸取鉚接完成后零件；所述的電控單元用于控制各機構協同動作。

更進一步地，所述的分度盤上開設有定位孔，下模上設置有定位銷，下模通過將定位銷插入定位孔中固定于分度盤上。

更進一步地，所述的分度盤上開設有減重孔，該減重孔等間隔分布于分度盤上，且與下模間隔設置。

更進一步地，所述的取料單元包括支架、左右氣缸、上下氣缸、電磁吸鐵和傳感器，左右氣缸固定于支架上，該左右氣缸的活塞沿水平方向運動；所述的上下氣缸固定于左右氣缸的活塞端，上下氣缸的活塞沿豎直方向運動；所述的電磁吸鐵固定于上下氣缸的活塞端；所述的傳感器固定于支架靠近分度盤的一端。

更進一步地，所述的下模的上表面開設有一凹槽，該凹槽中設置有兩間隔設置的下頂針，在凹槽的兩側還對稱設置了定位鑲塊；定位銷設置于下模的兩對角方向。

更進一步地，所述的上模包括上模柄、上擋板、上固定板、頂緊螺絲、預壓彈簧和預壓沖頭，所述的頂緊螺絲穿過上模柄、上擋板和上固定板，所述的預壓沖頭伸出上固定板，頂緊螺絲和預壓沖頭之間設置預壓彈簧。

本發明的一種半自動旋轉鉚接方法，將根據待鉚接零件結構特點設計的下模通過定位銷固定于分度盤上，工作人員手動將待鉚接零件放好，分度盤自動旋轉，壓機帶動上模下移自動鉚接，在自動鉚接的同時，取料單元自動將鉚接好的零件取出，工作人員在空工位上放入新的零件，實現放料、鉚接、取料個動作同時進行的鉚接工藝。

更進一步地，本發明的一種半自動旋轉鉚接方法，其步驟為：

步驟一、將下模通過定位銷固定于分度盤上，工作人員手動將磁軛放于下模的凹槽中，并將不銹鋼支架放置于磁軛上，磁軛和不銹鋼支架間的鉚接點位于下頂針上，不銹鋼支架的一支腿與下模一側的定位鑲塊相扣合；

步驟二、控制分度盤自動旋轉，壓機帶動上模下移自動鉚接，在自動鉚接的同時，取料單元自動將鉚接好的零件取出，工作人員在空工位上放入新的零件，實現放料、鉚接、取料個動作同時進行的鉚接工藝；

步驟三、需鉚接相反方向的磁軛和不銹鋼支架時，將磁軛、不銹鋼支架反方向放置，不銹鋼支架的支腿與下模另一側的定位鑲塊相扣合，重復步驟二即可。

3.有益效果

采用本發明提供的技術方案，與已有的公知技術相比，具有如下顯著效果：

(1)本發明的一種半自動旋轉鉚接工裝，其設計了分度單元，分度單元選取標準氣動分割器，配上專門設計的分度盤面，通過氣動分度，不僅精度高，力學結構穩定；且通過分度單元與其他機構的配合，實現了放料，鉚接，取料3個動作同時進行，將原先由人工進行的較為分散的工序進行整合，形成連貫作業，工序整合后可以大大減少鉚接工序所需消耗的時間，減輕了勞動強度，有效提升生產效率；

(2)本發明的一種半自動旋轉鉚接工裝，其在分度盤上開設有定位孔，下模通過將定位銷插入定位孔中固定于分度盤上，對應各種不同的待鉚接零件只需更換對應的下模即可，便于適應生產調度，迅速、靈活更換不同下模，鉚接加工不同零部件，整個工裝的普遍適用性更強；

(3)本發明的一種半自動旋轉鉚接工裝，其取料單元利用左右氣缸和上下氣缸帶動電磁吸鐵移動，再通過給電磁吸鐵通電吸附鉚接好的零件，將零件取走放入周轉箱，采取氣動和磁動復合設計，能夠保證鉚接好的零件被可靠吸附，及時從分度盤上被取走，進而保證了生產的連貫性；

(4)本發明的一種半自動旋轉鉚接工裝，其上、下模按磁軛和不銹鋼支架的鉚接特點設計，不僅能夠保證一套模具即能適應兩相反方向的零件鉚接，又能適應至少兩種尺寸型號的零件鉚接；另一方面，其預壓沖頭、定位鑲塊的設計，也能夠保證鉚接過程中，零件被可靠固定，保證最終的鉚接質量；

(5)本發明的一種半自動旋轉鉚接方法，員工手動將零件放好，分度盤自動旋轉，壓機自動下壓鉚接，在鉚接氣缸自動鉚接的同時，取料裝置自動將鉚接好的零件取出，員工在空工位上放入新的零件，也即放料，鉚接，取料3個動作同時進行，大量的節約了時間，減輕了勞動強度，工作效率提升一倍以上。

附圖說明

圖1為本發明的一種半自動旋轉鉚接工裝的結構示意圖；

圖2為本發明中上模的結構示意圖；

圖3為本發明中上模的剖面結構示意圖；

圖4為本發明中分度單元的結構示意圖；

圖5為本發明中分度盤的結構示意圖；

圖6中的(a)為一種脫扣器的結構示意圖；圖6中的(b)為實施例2需鉚接零件的結構示意圖；

圖7為本發明中下模的結構示意圖；

圖8為本發明中下模的使用狀態示意圖；

圖9為本發明中取料單元的結構示意圖；

圖10為傳統鉚接工藝流程圖；

圖11為使用本發明的鉚接工裝后的工藝流程圖。

示意圖中的標號：

1、壓機；2、上模；21、上模柄；22、上擋板；23、上固定板；24、固定銷釘；25、頂緊螺絲；26、預壓彈簧；27、預壓沖頭；3、分度單元；31、底板；32、氣動分割器；321、分度氣缸；33、分度盤；331、減重孔；332、定位孔；4、下模；41、下固定板；411、定位鑲塊；412、下頂針；413、讓位槽；42、下擋板；43、定位銷；5、取料單元；51、支架；52、左右氣缸；53、上下氣缸；54、電磁吸鐵；55、傳感器；6、工裝框架；7、電控單元；81、磁軛；82、不銹鋼支架；83、鉚接點。

具體實施方式

為進一步了解本發明的內容，結合附圖和實施例對本發明作詳細描述。

實施例1

為應對日益增長的產量和不斷提升的用工成本，根據斷路器產品鉚接類零件種類多的特點，本實施例提供了一種半自動旋轉鉚接工裝，本實施例的最終目的是使鉚接工藝簡化，員工僅需上料，其余動作全由設備自動完成，直接得到成品，且鉚接質量可靠。

參看圖1，本實施例的旋轉鉚接工裝采用參數化建模，模塊化設計。主要包括壓機1、上模2、分度單元3、下模4、取料單元5、工裝框架6和電控單元7。所述的工裝框架6為鈑金框架結構，采用標準C形折柱，角撐連接而成，搭建方便，成本低。工裝框架6高度按一般員工坐姿設計，方便操作。所述的電控單元7設置于工裝框架6操作臺下方，該電控單元7采用PLC整體控制方式，控制壓機1、分度單元3、取料單元5等各機構協同動作。

所述的上模2與壓機1相連，壓機1設置于工裝框架6的操作臺上，上模2利用工段上的現有氣缸，進行改造。該上模2的下方設置有一分度單元3，參看圖4，所述的分度單元3選取標準氣動分割器32，配上專門設計的分度盤33，氣動分割器32設置于底板31上，氣動分割器32的分度氣缸321帶動其內部的齒輪旋轉，分度盤33則與氣動分割器32的輸出軸相連，氣動分割器32帶動分度盤33在水平方向上旋轉，每一次旋轉角度固定。

參看圖5，所述的分度盤33為一圓盤結構，該分度盤33上開設有多個減重孔331和定位孔332，本實施例中下模4設置有6個，下模4上設置有定位銷43，6個下模4均通過將定位銷43插入定位孔332中，等間隔活動設置于分度盤33上。所述的減重孔331也等間隔分布于分度盤33上，且與下模4間隔設置。

本實施例在分度盤上開設有定位孔，下模通過將定位銷插入定位孔中固定于分度盤上，對應各種不同的待鉚接零件只需更換對應的下模即可，便于適應生產調度，迅速、靈活更換不同下模，鉚接加工不同零部件，整個工裝的普遍適用性更強。而等間隔開設減重孔331主要是為了減輕分度盤33的重量，便于氣動分割器32帶動分度盤33旋轉，減少能量浪費，同時避免分度盤33過重導致旋轉慣性較大，影響下模4的移動精度。

所述的取料單元5設置于分度單元3側邊，固定于工裝框架6的操作臺上，取料單元5用于吸取鉚接完成后零件。參看圖9，本實施例的取料單元5包括支架51、左右氣缸52、上下氣缸53、電磁吸鐵54和傳感器55，左右氣缸52固定于支架51上，該左右氣缸52的活塞沿水平方向運動；所述的上下氣缸53固定于左右氣缸52的活塞端，上下氣缸53的活塞沿豎直方向運動；所述的電磁吸鐵54固定于上下氣缸53的活塞端；所述的傳感器55固定于支架51靠近分度盤33的一端，該傳感器55用于采集相關信號發送給電控單元7，便于電控單元7判斷何時給電磁吸鐵54通電，以及何時控制左右氣缸52、上下氣缸53運動。

本實施例利用左右氣缸和上下氣缸帶動電磁吸鐵移動，再通過給電磁吸鐵通電吸附鉚接好的零件，將零件取走放入周轉箱，采取氣動和磁動復合設計，能夠保證鉚接好的零件被可靠吸附，及時從分度盤上被取走，進而保證了生產的連貫性。

參看圖10和圖11，在使用本實施例的旋轉鉚接工裝之前，工作人員需手動放置待鉚接零件，再啟動鉚機鉚接零件，待鉚接完成后，再把零件取出。工作人員操作步驟較多，且操作較復雜，效率不高。而使用本實施例的旋轉鉚接工裝后，只需將根據待鉚接零件結構特點設計的下模4通過定位銷43固定于分度盤33上，工作人員手動將待鉚接零件放好，控制分度盤33自動旋轉，壓機1帶動上模2下移自動鉚接，在自動鉚接的同時，取料單元5自動將鉚接好的零件取出，工作人員在空工位上放入新的零件，實現放料、鉚接、取料3個動作同時進行的鉚接工藝。如此大量的節約了時間，減輕了勞動強度，工作效率提升至少一倍以上。

實施例2

本實施例的一種半自動旋轉鉚接工裝主要適用于如圖6中的(b)所示鉚接零件的加工。圖6中的(a)所示為一種斷路器產品中的核心部件------脫扣器，該脫扣器的連接板兩側均設置磁軛81，磁軛81與不銹鋼支架82需通過鉚接連為一體，且從圖6中的(a)可以看出，連接板兩側的磁軛81與不銹鋼支架82呈鏡像對稱。本實施例即要完成連接板兩側的磁軛81和不銹鋼支架82的鉚接加工在同一套模具上完成。為此，本實施例專門設計了一套上、下模，具體結構如下：

參看圖7和圖8，本實施例的下模4包括下固定板41、下擋板42，下固定板41和下擋板42通過固定銷釘連接，在下固定板41的上表面開設有一方形凹槽，該凹槽中設置有兩間隔設置的下頂針412，兩下頂針412的側邊還開設有讓位槽413。在凹槽的兩側則對稱設置了定位鑲塊411，該定位鑲塊411為一矩形條狀凸起。所述的定位銷43則設置于下模4的兩對角方向，定位銷43呈對角設置，有助于下模4的可靠固定。

本實施例在鉚接連接板一側的磁軛81與不銹鋼支架82時，只需將將磁軛81放于下模4的凹槽中，并將不銹鋼支架82放置于磁軛81上，磁軛81和不銹鋼支架82間的鉚接點83位于下頂針412上，不銹鋼支架82的一支腿與下模4一側的定位鑲塊411相扣合；在鉚接連接板另一側的磁軛81與不銹鋼支架82時，將磁軛81、不銹鋼支架82反方向放置，不銹鋼支架82的支腿與下模4另一側的定位鑲塊411相扣合，便可保證一套模具能適應兩相反方向的零件鉚接。又由于不同尺寸型號的脫扣器，其磁軛81和不銹鋼支架82的大小雖有不同，但兩鉚接點83的間距需保持一致，所以本實施例設計方形凹槽的寬度要大于一組磁軛81和不銹鋼支架82所占寬度的兩倍，如此保證了本實施例的下模4能適應至少兩種尺寸型號的零件鉚接。

參看圖2和圖3，本實施例的上模2包括上模柄21、上擋板22、上固定板23、頂緊螺絲25、預壓彈簧26和預壓沖頭27，所述的頂緊螺絲25穿過上模柄21、上擋板22和上固定板23，上固定板23為T型結構，上擋板22通過固定銷釘24與上固定板23固定，所述的預壓沖頭27伸出上固定板23，頂緊螺絲25和預壓沖頭27之間設置預壓彈簧26。

在鉚接時，不銹鋼支架82受定位鑲塊411限制在水平方向上不會移動，在上模2接觸到鉚接點83之前，預壓沖頭27已經抵靠在了兩鉚接點83之間，所以磁軛81和不銹鋼支架82在豎直方向上也不會發生移動，預壓沖頭27、定位鑲塊411的設計，保證了鉚接過程中，零件被可靠固定，最終的產品鉚接質量好。

另外，本實施例的上擋板22通過固定銷釘24與上固定板23固定，下固定板41和下擋板42也通過固定銷釘連接，可以通過拆裝固定銷釘實現快速組裝、換模或者安裝在不同壓機或臺式沖床上，大大方便了生產調度，也節省了模具開發制造成本。

使用本實施例的旋轉鉚接工裝，實現半自動旋轉鉚接的工藝過程為：

步驟一、將下模4通過定位銷43固定于分度盤33上，工作人員手動將磁軛81放于下模4的凹槽中，并將不銹鋼支架82放置于磁軛81上，磁軛81和不銹鋼支架82間的鉚接點83位于下頂針412上，不銹鋼支架82的一支腿與下模4一側的定位鑲塊411相扣合；

步驟二、控制分度盤33自動旋轉，壓機1帶動上模2下移自動鉚接，在自動鉚接的同時，取料單元5自動將鉚接好的零件取出，工作人員在空工位上放入新的零件，實現放料、鉚接、取料3個動作同時進行的鉚接工藝；

步驟三、需鉚接相反方向的磁軛81和不銹鋼支架82時，將磁軛81、不銹鋼支架82反方向放置，不銹鋼支架82的支腿與下模4另一側的定位鑲塊411相扣合，重復步驟二即可。

以上示意性的對本發明及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發明的實施方式之一，實際的結構并不局限于此。所以，如果本領域的普通技術人員受其啟示，在不脫離本發明創造宗旨的情況下，不經創造性的設計出與該技術方案相似的結構方式及實施例，均應屬于本發明的保護范圍。