柴油机气缸盖喷油器和喷油接管的自动装配机及装配方法与流程

本发明涉及一种柴油机气缸盖的自动化工艺装备技术，特别是一种自动安装柴油机气缸盖上的喷油器和喷油接管的装配机。

背景技术：

装配作为产品生产过程中最后的工艺过程，对产品质量的高低起到至关重要的作用。在装配一组加工合格的产品过程中，如果装配工艺落后或不当，往往直接导致产品加工质量下降，甚至出现因装配不合格导致的返工、次品等现象。

参照图1所示的柴油机气缸盖12的结构，气缸盖12上有两个上下垂直的缸盖定位孔，分别是缸盖定位孔12-1和缸盖定位孔12-2，还有喷油器安装孔12-3以及喷油接管安装孔12-4，其中，两个缸盖定位孔12-1、12-2斜对角分布在气缸盖12的左右两侧位置上；喷油器安装孔12-3也是垂直布置，位于气缸盖12的中心位置处，在两个缸盖定位孔12-1、12-2之间；喷油管安装孔12-4水平布置，与喷油器安装孔12-3相互垂直，并且喷油器安装孔12-3和喷油接管安装孔12-4相互连通。参照图2所示，在喷油器安装孔12-3内安装喷油器10，在喷油接管安装孔12-4内安装喷油管11，喷油接管11的一端从喷油器10侧壁上开的油螺孔10-1进入喷油器10中，喷油接管11通过油螺孔10-1与喷油器10固定连接，安装好后的喷油器10和喷油接管11的中心轴相互垂直且连通。

安装喷油器10和喷油接管11时，既要保证喷油器10能与外部的隔套进行准确地同轴心配合，同时也要确保喷油器10的油螺孔10-1对准喷油接管11的安装方向，从而使喷油接管11在装配时能直接与喷油器10上的油螺孔10-1保持同轴心。目前，在喷油器10和喷油接管11的安装主要通过人工不断地调试和校对完成装配工作，工作效率低、装配精度低，经常出现返工现象。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有柴油机气缸盖上的喷油器和喷油接管零件装配效率低、装配工艺落后的缺点而提出一种柴油机气缸盖喷油器和喷油接管的自动装配机及装配方法，能高精度地将喷油器和喷油接管自动安装在气缸盖上。

为达到上述目的，本发明一种柴油机气缸盖喷油器和喷油接管的自动装配机采用的技术方案是：包括传送装置，气缸盖置放在传送装置上且随传送装置左右运动，传送装置的正上方是型材支架，型材支架左侧中间是喷油器上料机构、右侧中间是喷油接管上料机构；所述喷油器上料机构由水平传送装置和竖直上料装置组成，水平传送装置的最下端固定连接型材支架，水平传送装置带动竖直上料装置在前后方向运动，水平传送装置的正中间位置连接能上下运动的竖直上料装置；竖直上料装置的最底部设有能旋转运动的第一气动夹头；所述喷油接管上料机构包括工装背板、左右水平布置的伺服电动缸、上下垂直布置的伺服电动缸、，水平的伺服电动缸的推杆水平向左且经推杆座固定连接工装背板的上端；工装背板的前后两端分别通过滑块和导轨连接型材支架且能沿型材支架做左右水平运动；工装背板的左侧面上设两条平行的滑轨，工装架的右端经滑块连接该滑轨，工装架的左侧上端固定连接V形开口朝向正左方向的V形定位装置，垂直的伺服电动缸的推杆向下固定连接工装架；工装架的右端有水平的伺服电机，水平的伺服电机的输出轴水平向左且经联轴器和轴承连接水平的第二气动夹头；V形定位装置包括V形块、弹簧以及定位销，V形块的V形开口中心位置设有水平的定位销，定位销上套有弹簧，定位销的左端部分的外径等于喷油器的油螺孔的内径。

所述自动装配机的装配方法采用的技术方案是包括以下步骤：

A、传送装置将载有气缸盖的传送板向右传送，直至气缸盖在喷油器上料机构的正下方停止，

B、水平传送装置带动竖直上料装置向前运动，操作工人将喷油器的顶端放置进第一气动夹头中，水平传送装置带动竖直上料装置向后运动，直至喷油器的中心线与气缸盖的喷油器安装孔的中心线重合时停止，竖直上料装置带动喷油器向下运动停止在喷油接管上料机构的左侧；

C、垂直的伺服电动缸工作，带动工装架向下运动直至喷油器的油螺孔中心线与V形定位装置的定位销中心线重合，水平的伺服电动缸工作推动工装架朝着喷油器的方向运动，直至V形定位装置的V型开口夹持住喷油器且喷油器的油螺孔中心线与定位销中心线在同一轴线上；

D、水平的伺服电动缸带动工装架向右复位，垂直的伺服电动缸带动工装架向上至初始位置，喷油器上料机构带动喷油器向下压入气缸盖的喷油器安装孔中；

E、垂直的伺服电动缸带动工装架向下运动直至第二气动夹头中心线与气缸盖的喷油接管安装孔的中心线重合，操作工人将喷油接管放置在第二气动夹头上，水平的伺服电动缸带动工装架向左运动，伺服电机带动喷油接管旋转，将喷油接管左端拧紧至气缸盖的喷油接管安装孔中。

本发明能够实现喷油器的油螺孔与喷油接管的自动对齐以及喷油器与喷油接管的自动安装，整个装配机自动化程度高，装配效率高，结构可靠，劳动强度小，具有提高安全性和生产效率的优点，并且本发明还适用于多种型号气缸盖上喷油器和喷油接管的自动安装。

附图说明

图1为柴油机气缸盖的立体结构放大示意图；

图2为图1中的喷油器、喷油接管和气缸盖的装配结构放大正视示意图；

图3为本发明一种柴油机气缸盖喷油器和喷油接管的自动装配机的整体结构示意图；

图4为图3中的传送装置1结构放大示意图；

图5为图4中传送板1-2的结构放大示意图；

图6为图2中的喷油器上料机构、喷油接管上料机构和型材支架的结构放大示意图；

图7为图6中喷油器上料机构的结构放大示意图；

图8为图7中水平传送装置22-1的后视结构放大示意图；

图9为图7中竖直上料装置22-2的上部分结构放大示意图；

图10为图7中竖直上料装置22-2的下部分安装结构放大示意图；

图11为图3中的喷油管上料机构的结构放大示意图；

图12为图11中的喷油管上料机构的上方部分结构放大示意图；

图13为图12中的工装背板的右侧结构放大示意图；

图14为图12中的工装背板的左侧结构放大示意图；

图15为图11中喷油管上料机构的下部分结构放大示意图；

图16为图15中V形定位装置在初始不工作状态时的俯视结构放大示意图；

图17为图15中V形定位装置在工作状态时的俯视结构放大示意图；

图18为图3中喷油器上料时喷油管上料机构的工作状态放大示意图；

图19为图3中喷油器的油螺孔自动校正和安装工作状态放大示意图；

图20为图3中喷油接管上料时的工作状态放大示意图；

图21为图3中喷油接管自动安装的工作状态放大示意图。

图中：1.传送装置；1-1.传送台；1-2.传送板；1-3.位置传感器；1-4.传感器固定板；1-5.工作台；1-2-1a、1-2-1b.定位销；

2.工装台；10.喷油器；10-1.油螺孔；11.喷油接管；12.气缸盖；12-1、12-2.缸盖定位孔；12-3.喷油器安装孔；12-4.喷油接管安装孔；12-1、12-2.缸盖定位孔；

22.喷油器上料机构；22-1.水平传送装置；22-1-1a、22-1-1b.支撑板；22-1-2.固定板；22-1-3.无杆气缸；22-2.竖直上料装置；22-2-1.支撑座；22-2-2.伺服电机；22-2-3a、22-2-3b.光轴；22-2-4.丝杠；22-2-5.滑块；22-2-6.推杆；22-2-7.推杆座组件；22-2-8.支撑架；22-2-9.伺服电机；22-2-10.联轴器；22-2-11.轴承；22-2-12.气动夹头；

31.喷油接管上料机构；31-4-1.水平伺服电动缸；31-4-2.支撑座；31-4-3.推杆；31-4-4.推杆座；31-4-5.工装背板；31-4-6.垂直伺服电动缸；31-4-7.支撑座；31-4-8.推杆；31-4-5a.右支板；31-4-5b.后支座；31-4-5b.前支座；31-4-5d.左支板；31-4-9a、31-4-9b.滑轨；31-4-10a、31-4-10b.滑块；31-5-1.工装架；31-5-2.伺服电机；31-5-3.固定架；31-5-4.联轴器；31-5-5.轴承；31-5-6.气动夹头；31-5-7.V形定位装置；31-5-7a.固定座；31-5-7b .V形块；31-5-7c.弹簧；31-5-7d.定位销；31-5-8.固定座；

44型材支架。

具体实施方式

参见图3所示，本发明一种柴油机气缸盖喷油器和喷油接管的自动装配机包括传送装置1、工装台2、喷油器上料机构22、喷油接管上料机构31以及型材支架44，工装台2固定在地面上，工装台2上表面中间位置设置传送装置1，气缸盖12置放在传送装置1上，能够随着传送装置1左右运动。在工装台2上方右侧位置安装有长方体形状的型材支架44，型材支架44位于传送装置1的正上方，型材支架44的左侧位置处安装喷油器上料机构22，型材支架44的右侧位置处安装喷油接管上料机构31。待装配的喷油器10和喷油接管11放置在工装台2上且在近型材支架44的前侧。

参见图4所示的传送装置1的结构，传送装置1包括传送台1-1、传送板1-2、位置传感器1-3、传感器固定板1-4以及工作台1-5，传送台1-1在左右方向上水平设置，在传送台1-1的中心位置处安装有水平的传送板1-2，传送板1-2能够沿传送台1-1左右移动，在传送板1-2上安置有气缸盖12，在传送台1-1的右侧固定连接传感器固定板1-4，传感器固定板1-4的中间位置上设置位置传感器1-3。传送板1-2和气缸盖12随着传送台1-1的传送运动，从左端初始位置运动至右端位置，直至触碰至位置传感器1-3时停止运动。传送台1-1的右前侧是放置在地面上的工作台1-5，待装配的喷油器10和喷油管11放置在工作台1-5上。

参见图5所示的传送板1-2结构，传送板1-2外形为长方形，其上设有定位销1-2-1a和定位销1-2-1b，这两个定位销呈斜对角分布在传送板1-2上，且大小完全相同，与气缸盖12上的两个缸盖定位孔12-1、定位孔12-2相配合，气缸盖12安置在传送板1-2上时，通过吊具将气缸盖12吊运到传送板1-2上，通过两个缸盖定位孔12-1、定位孔12-2与传送板1-2上的两个定位销1-2-1a、1-2-1b相配来实现定位。

参见图6所示，型材支架44安装在传送装置1上的右侧位置，喷油器上料机构22固定安装在型材支架44左侧的一型材的中间位置，喷油接管上料机构31安装在型材支架33的右侧中间位置。

参见图7所示，喷油器上料机构22由水平传送装置22-1和竖直上料装置22-2组成，水平传送装置22-1的最下端固定连接在型材支架44上，在水平传送装置22-1的正中间位置连接竖直上料装置22-2，竖直上料装置22-2能够上下来回运动，竖直上料装置22在工作时，其最底端装有喷油器10。

参见图8所示的水平传送装置22-1，包括支撑板22-1-1a、支撑板22-1-1b、固定板22-1-2,以及无杆气缸22-1-3。支撑板22-1-1a和支撑板22-1-1b的结构相同，前后布置，其底部固定连接于型材支架44上，支撑板22-1-1a和支撑板22-1-1b的顶部右侧固定安装有长方形固定板22-1-2，固定板22-1-2上固定安装无杆气缸22-1-3，无杆气缸22-1-3通过移动滑块连接竖直上料装置22，带动竖直上料装置22在前后方向上做来回的水平运动。

参见图9所示的竖直上料装置22，竖直上料装置22上端部分包括支撑座22-2-1、伺服电机22-2-2、光轴22-2-3a、光轴22-2-3b、丝杠22-2-4、滑块22-2-5、推杆22-2-6以及推杆座组件22-2-7。支撑座22-2-1固定安装在图8中的无杆气缸22-1-3的移动滑块上，与无杆气缸22-1-3滑动连接，且与地面垂直，伺服电机22-2-2固定安装在支撑座22-2-1的顶部，伺服电机22-2-2的输出轴垂直向下，同轴连接丝杠22-2-4，并带动丝杠22-2-4做正反转运动，两根光轴22-2-3a、22-2-3b与丝杠22-2-4相平行，两根光轴的两端都固定连接支撑座22-2-1。在丝杠22-2-4、两根光轴22-2-3a、22-2-3b的中间段上共同连接一块滑块22-2-5，推杆22-2-6的顶端固定连接于滑块22-2-5的底端，且推杆22-2-6的最底端安装有推杆座组件22-2-7。伺服电机22-2-2工作时，带动丝杠22-2-4旋转，丝杠22-2-4的正反旋转运动带动滑块22-2-5、推杆22-2-6以及推杆座组件22-2-7做竖直方向上的上下运动。

参见图10所示的竖直上料装置22的最底端的推杆座组件22-2-7结构，包括支撑架22-2-8、伺服电机22-2-9、联轴器22-2-10以及气动夹头22-2-12；其中支撑架22-2-8的上端固定安装在推杆22-2-6的底端上，伺服电机22-2-9安装在支撑架22-2-8上靠近顶端的位置，伺服电机22-2-9的输出轴垂直向下，伺服电机22-2-9的输出轴经联轴器22-2-10连接轴承22-2-11上端，轴承22-2-11的下端连接气动夹头22-2-12，气动夹头22-2-12的上端固定安装在支撑架22-2-8的底端。伺服电机22-2-9的输出轴旋转带动联轴器22-2-10、轴承22-2-11以及气动夹头22-2-12做旋转运动，气动夹头22-2-12底端自带气动夹紧元件，主要用于装夹喷油器10的顶端，喷油器10能在气动夹头22-2-12上且绕着气动夹头22-2-12的中心轴线做旋转运动。

参见图11和图12所示的喷油接管上料机构31，安装在型材支架44的右侧正中间位置，喷油接管上料机构31上端部分是伺服传动装置，下方端部分是定位拧紧装置。伺服传动装置包括水平伺服电动缸31-4-1、支撑座31-4-2、推杆31-4-3、推杆座31-4-4、工装背板31-4-5、垂直伺服电动缸31-4-6、支撑座31-4-7以及推杆31-4-8，其中水平伺服电动缸31-4-1左右水平布置，固定安装在支撑座31-4-2上，支撑座31-4-2固定安装在型材支架44上，伺服电动缸31-4-1的推杆31-4-3水平向左，连接推杆座31-4-4的右端，推杆座31-4-4的左端固定连接工装背板31-4-5的上端，工装背板31-4-5的上端还固定连接支撑座31-4-7。伺服电动缸31-4-6上下垂直布置，安装在支撑座31-4-7上，垂直伺服电动缸31-4-6的推杆31-4-8垂直向下，工装背板31-4-5的前后两端分别通过滑块和导轨结构固定安装在型材支架44上，并沿型材支架44做左右水平运动。

参见图13所示的工装背板31-4-5，包括右支板31-4-5a、后支座31-4-5b、前支座31-4-5b以及左支板31-4-5d，右支板31-4-5a呈长方形，固定连接推杆座31-4-4的左端，后支座31-4-5b和前支座31-4-5b用于将整个工装背板31-4-5滑动连接型材支架44上，左支板31-4-5d呈L型，其上端部分用于安装支撑座31-4-7，垂直的伺服电动缸31-4-6的推杆31-4-8从左支板31-4-5d的孔中穿过且向下。

参见图14所示，工装背板31-4-5的左侧面上固定安装两条平行的滑轨，分别是滑轨31-4-9a和滑轨31-4-9b，滑轨31-4-9a和滑轨1-4-9b上分别安装滑块31-4-10a和滑块31-4-10b，用于固定滑动连接喷油管上料机构31的下端部分的定位拧紧装置。

参见图15所示的喷油管上料机构31的下端部分的定位拧紧装置的结构，包括工装架31-5-1、伺服电机31-5-2、固定架31-5-3、联轴器31-5-4、轴承31-5-5、气动夹头31-5-6、V形定位装置31-5-7以及固定座31-5-8。其中的，工装架31-5-1左侧的上端固定安装V形定位装置31-5-7，定位装置31-5-7的V形开口朝向正左方向，工装架31-5-1的右端固定连接上端部分中的滑块22-4-10a和滑块22-4-10a上，且靠近右端处安装有固定座31-5-8，工装架31-5-1经右端的固定座31-5-8固定连接图12中的垂直的伺服电动缸31-4-6的推杆31-4-8，工装架31-5-1由垂直的伺服电动缸31-4-6带动上下运动。在工装架31-5-1的右端连接固定架31-5-3，固定架31-5-3的右端固定安装水平的伺服电机31-5-2，伺服电机31-5-2的输出轴水平向左，经联轴器31-5-4连接轴承31-5-5的右端，轴承31-5-5的左端连接水平的气动夹头31-5-6，气动夹头31-5-6用于夹紧喷油接管11的进油端。

参见图16所示的V形定位装置31-5-7，V形定位装置31-5-7为初始非工作状态，V形定位装置31-5-7包括固定座31-5-7a、V形块31-5-7b、弹簧31-5-7c以及定位销31-5-7d，固定座31-5-7a的右端固定连接工装架31-5-1的最左端，固定座41-5-7a的左端固定安装V形块31-5-7b，V形块31-5-7b的开口朝着向左侧方向，V形块31-5-7b的V形开口中心位置设有定位销31-5-7d，定位销31-5-7d上套有弹簧31-5-7c，定位销31-5-7d的右端部分伸在V形块31-5-7b的轴孔中，左端部分在V形块31-5-7b的左侧，且定位销31-5-7d的左端轴外径等于喷油器10的油螺孔10-1的内径。

参见图17所示：V形定位装置31-5-7为工作状态，V形定位装置31-5-7向左运动直至定位销31-5-7d与喷油器10的油螺孔10-1接触，对弹簧31-5-7c压缩，定位销31-5-7d相对V形块31-5-7b向右运动，直至定位销31-5-7d进入喷油器10的油螺孔10-1内，此时定位销31-5-7d向左运动恢复至初始状态，完成喷油器10的定位工作。

本发明的工作过程依序为喷油器10和喷油接管11自动运送至装配工位、喷油器10的上料、喷油器10的油螺孔10-1的自动校正以及喷油接管11的自动安装，具体如下：

参见图18、图1、图3、图9所示，初始状态时传送板1-2在传送装置1的左端位置，传送装置1将载有气缸盖12的传送板1-2向右传送，直至传送板1-2的右端与位置传感器1-3接触而停止运动，此时气缸盖12在喷油器上料机构22的正下方，实现气缸盖12的自动运送至装配工位。

喷油器上料机构22中的水平传送装置22-1工作，由无杆气缸22-1-3带动竖直上料装置22-2向前运动直至运动至水平传送装置22-1的最大行程时，操作工人将喷油器10放置进竖直上料装置22-2下端的气动夹头22-2-11中，实现喷油器10的上料。完成喷油器10的上料工作后，水平传送装置22-1带动竖直上料装置22-2做水平向后运动，直至运动到喷油器10的中心线与气缸盖12的喷油器安装孔12-3中心线重合的位置时停止运动，此时竖直上料装置22-2的伺服电机22-2-2开始工作，带动喷油器10向下运动，喷油器10随着推杆22-2-6向下运动一段距离停止运动，等待进行喷油器10的油螺孔10-1的校正。

参见图19所示，喷油器10随着推杆22-2-6向下运动一段距离停止在喷油接管上料机构31的左侧，喷油器上料机构22的伺服电机22-2-9工作，带动气动夹头22-2-12与喷油器10在水平面内一直做旋转运动，喷油接管上料机构31的伺服电动缸31-4-6开始工作且推杆31-4-7向下运动，通过设定伺服电动缸31-4-6的推杆31-4-7的工作行程，使工装架31-5-1随着推杆31-4-7的向下运动直至喷油器10的油螺孔10-1的中心线与V形定位装置31-5-7的定位销31-5-7d的中心线在同一水平平面内重合，此时推杆31-4-7达到设定的工作行程而停止工作，此时水平的伺服电动缸31-4-1开始工作且推杆31-4-2推动左侧的工装背板31-4-5和工装架31-5-1朝着喷油器10的方向运动，直至V形定位装置31-5-7的V型开口夹持住喷油器10上端部分便停止运动，V形定位装置31-5-7的定位销31-5-7d相对原来位置向右移动，直至旋转的喷油器10的油螺孔10-1的中心线与定位销31-5-7d的中心线在同一轴线上，此时在弹簧31-5-7c的推力下定位销31-5-7d向左运动进入至油螺孔10-1中，此时伺服电机31-4-6停止运动，完成喷油器10的油螺孔10-1的自动校正。

喷油器10的油螺孔10-1自动校正后，水平的伺服电动缸31-4-1的推杆31-4-2带动工装架31-5-1复位，向右运动至初始位置，然后伺服电动缸31-4-6的推杆31-4-7带动工装架31-5-1向上运动至初始位置，此时喷油器上料机构22将喷油器10向下，压入气缸盖12对应的喷油器安装孔12-3，并向上运动至初始状态，进而完成喷油器10的自动校正和安装工作。

参见图2、图3、图20和图21，在喷油器10安装在气缸盖12的喷油器安装孔12-3中后，通过设定喷油接管上料机构31中的伺服电动缸31-4-6的推杆31-4-7的工作行程，伺服电动缸31-4-6的推杆31-4-7带动工装架31-5-1向下运动至直至气动夹头31-5-6的中心线与气缸盖12的喷油接管安装孔12-4的中心线在水平面内重合，此时推杆31-4-7达到设定的工作行程而停止工作，操作工人将喷油接管11放置在气动夹头31-5-6上，然后水平的伺服电动缸31-4-1和伺服电机31-5-2开始工作，伺服电动缸31-4-1的推杆31-4-2带动装有喷油接管11的工装架31-5-1向左运动，伺服电机31-5-2带动喷油接管11做旋转运动，伺服电动缸31-4-1和伺服电机31-5-2共同工作直至将喷油接管11前端带有螺纹的部分拧紧至气缸盖12的喷油接管安装孔12-4中，且此时喷油接管11的最左端进入喷油器10的油螺孔10-1中，最终实现喷油器10和喷油接管11的垂直高精度安装。