本发明涉及一种装配式凸轮轴自动化组装系统和组装工艺，尤其是一种涉及发动机凸轮轴领域的装配式凸轮轴自动化组装系统和组装工艺。
背景技术：
凸轮轴作为发动机的配气相位机构，是发动机的重要零件之一。现有技术的凸轮轴分为一体化结构和分体结构。其中一体化由于其结构其形状比较复杂，而其中的凸轮又属于较为精密的零件，不仅加工精度高，对其力学性能的要求也较高，如果零件某个局部结构加工不好则会造成整个零件报废。尤其是具备可变气门升程技术的凸轮轴，由于其在工作过程中需要改变气门升程，在一体化制造时难度更大。采用一体化的凸轮轴结构增加了机加工和热处理难度，提高了生产成本，难以保证产品质量的稳定性。为克服前述问题，技术人员提出了一种分体结构形式的凸轮轴，将凸轮轴中高速凸轮、低速凸轮和钢管等重要结构作为分体结构分开制造后再进行装配组成完整的凸轮轴，以降低加工难度，大大减少制造成本。虽然分体结构的单独零件加工更加容易，但是如何保证由各个零件装配而成的凸轮轴具有满足使用要求的装配精度，具备良好的力学性能，产品合格率高，并能实现快速批量生产是现有技术没有解决的问题。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种可以快速批量完成凸轮组装，并可以有效保证组装的凸轮轴的精度和力学性能的装配式凸轮轴自动化组装系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：装配式凸轮轴自动化组装系统，包括第一机器人、第二机器人和分布在第一机器人和第二机器人周围的装料工位、预装工位、打标工位、涨紧工位、堵头压装工位、扭矩检测工位，所述装料工位设置有料仓，所述预装工位设置有零件预装装置、所述打标工位设置有打标机，所述涨紧工位设置有涨紧装置，所述堵头压装工位设置有堵头压装装置，所述扭矩检测工位设置有扭矩检测仪，所述料仓、零件预装装置和零件涨紧装置位于第一机器人的工作半径以内，所述打标机、涨紧装置、堵头压装装置和扭矩检测仪位于第二机器人的工作半径以内。
进一步的是，所述零件预装装置包括直线驱动装置，旋转驱动装置，装夹头和定位件，所述直线驱动装置与装夹头传动连接，所述旋转驱动装置与装夹头传动连接，所述定位件的回转中心与装夹头的回转中心同轴。
进一步的是，所述涨紧装置包括钢管夹紧件、驱动装置和推杆，所述驱动装置和推杆传动连接。
进一步的是，所述堵头压装装置包括压紧件、驱动装置和推杆，所述驱动装置和推杆传动连接。
进一步的是，在扭矩检测仪的底部还设置有产品输出通道。
进一步的是，在涨紧装置处还设置有涨紧力检测仪，在堵头压装装置处还设置有压紧力检测仪器。
进一步的是，还包括中央控制器和二维码读取器，所述压紧力检测仪的数据输出端与中央控制器的数据输入端连接，所述扭矩检测仪的数据输出端与中央控制器的数据输入端连接，所述涨紧力检测仪上的数据输出端与中央控制器的数据输入端连接，所述二维码读取器的数据输出端与中央控制器的数据输入端连接。
进一步的是，在预装工位、打标工位、涨紧工位、堵头压装工位、扭矩检测工位均设置有不合格产品移出装置。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种可以快速批量完成凸轮组装，并可以有效保证组装的凸轮轴的精度和力学性能的装配式凸轮轴自动化组装工艺。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：装配式凸轮轴自动化组装工艺，
包括以下几个步骤：
a、将钢管和凸轮片堆放在料仓中；
b、第一机器人将钢管和凸轮片从料仓中运送到预装工位，零件预装装置将凸轮片装配到钢管上；
c、第一机器人将预装好的零件从预装工位运送到涨紧工位，涨紧装置将涨紧钢球压入钢管的孔中使钢管和装配在钢管上的零件涨紧；
d、第二机器人将涨紧后的零件运送到打标工位标记上二维码；
e、第二机器人将有二维码的零件运送到堵头压装工位，堵头压装装置将堵头压装到钢管的两端；
f、第二机器人将压装完成后的零件运送到扭矩检测工位，扭矩检测仪对零件的扭矩进行检测。
读取零件上标记的二维码并传递到数据处理设备，数据处理设备将二维码信息作为零件的唯一的身份标识进行存储，在c步骤中对钢球通过钢管及每个涨紧工件形成涨紧时的压力进行检测，并将检测数据储存到数据处理设备中，在e步骤中对压紧力进行检测，并将检测到的压紧力存储到数据处理设备中，在f步骤中将检测到的扭矩储存到数据处理设备中，每个零件的检测数据与其身份标识对应。
本发明的有益效果是：本申请采用双机器人配置的方式，将组装过程巧妙划分为装料、预装、打标、涨紧、压装、扭矩检测六个环节，通过装配节拍的协调，可以使本系统同时进行多道工序，同时对多个工件进行装配，利用机器人快速准确地转送零件，使预装、打标、涨紧、压装、扭矩检测等工序之间紧密衔接，既保证了装配的准确性又显著提高了生产效率，在保证产品质量的情况下实现了快速批量装配，与人一次只能装配单个凸轮轴相比，节约了大量时间。
附图说明
图1是申请的结构示意图。
图中标记为：装料工位1、预装工位2、涨紧工位3、打标工位4、堵头压装工位5、扭矩检测工位6、产品输出通道7、第一机器人8、第二机器人9。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
如图1所示的装配式凸轮轴自动化组装系统，包括第一机器人8、第二机器人9和分布在第一机器人8和第二机器人9周围的装料工位1、预装工位2、打标工位4、涨紧工位3、堵头压装工位5、扭矩检测工位6，所述装料工位1设置有料仓，所述预装工位2设置有零件预装装置、所述打标工位4设置有打标机，所述涨紧工位3设置有涨紧装置，所述堵头压装工位5设置有堵头压装装置，所述扭矩检测工位6设置有扭矩检测仪，所述料仓、零件预装装置和零件涨紧装置位于第一机器人8的工作半径以内，所述打标机、涨紧装置、堵头压装装置和扭矩检测仪位于第二机器人9的工作半径以内。第一机器人8和第二机器用于将零件在各个工位之间进行快速转送，并将零件快速准确的送到各个工位的指定位置。工人将零件放置到装料工位1的装料仓中，料仓包括钢管料仓和凸轮片、信号盘等零件的料仓第一机器人8从装料仓中夹取钢管和凸轮片等零件后将其送到装料工位1由零件预装装置进行预装，在预装过程中预装装置将各个凸轮片套装在钢管上。预装完成后第一机器人8夹取预装后的凸轮轴，并将其送到涨紧工位3由涨紧装置将钢球压入钢管内壁从而将钢管和套装在钢管上的各个零件涨紧，使凸轮轴整体可以承受规定的扭矩。第二机器人9夹取涨紧后的凸轮轴，并将凸轮轴送到打标机下方打上二维码。第二机器人9将打有二维码标记的凸轮轴转送到堵头压装工位5，由堵头压装装置将堵头压装到凸轮轴的两端。第二机器人9将压装好堵头的凸轮轴转送到扭矩检测工位6，由扭矩检测装置对凸轮轴进扭矩检测，确保装配后的产品的扭矩满足要求。本申请除了装料环节需要人工操作之外，其余工序均依靠本系统自动完成。本申请采用双机器人布置的方式，将组装过程巧妙划分为装料、预装、打标、涨紧、压装、扭矩检测六个环节，通过装配节拍的协调，可以使本系统同时进行多道工序，同时对多个工件进行装配，使预装、打标、涨紧、压装、扭矩检测等工序之间紧密衔接，既保证了装配的准确性又显著提高了生产效率，在保证产品质量的情况下实现了快速批量装配，与人工单批次装配相比，节约了大量时间。
为提高零件预装速度和精度，零件预装装置采用直线驱动装置，旋转驱动装置，装夹头和定位件的结构形式，其中直线驱动装置与装夹头传动连接，旋转驱动装置与装夹头传动连接，所述定位件的回转中心与装夹头的回转中心同轴。装夹头用于固定钢管，旋转驱动装置用来调整钢管的角度，定位件用来对待预装的零件进行定位，实用时第一机器人8将待预装的零件放置到定位件上，旋转驱动装置驱动装夹头旋转到指定角度，然后直线驱动装置带动装夹头从而带动钢管运动，使钢管进入带预装零件的内壁中完成该零件的预装。
为提高涨紧速度和精度，涨紧装置采用钢管夹紧件、驱动装置和推杆的结构。钢管夹紧件将钢管固定并夹紧，推杆在驱动装置驱动下将钢球压入钢管内孔中，并依次通过各个零件，完成涨紧。
为提高堵头压装速度和精度，堵头压装装置采用压紧件、驱动装置和推杆的结构，钢管有压紧件压紧固定，推杆在驱动装置驱动下将堵头端部压入钢管内孔中。
在扭矩检测仪的底部还设置有产品输出通道7。对于扭矩检测合格的凸轮轴经由产品输出通道7落入成品收集容器中。
在涨紧装置处还设置有涨紧力检测仪可以对涨紧过程中的涨紧力进行实时检测，以便技术人员判断涨紧过程是否符合工艺要求。在堵头压装装置处还设置有压紧力检测仪器，可以实时获得压紧力情况，以便技术人员判断压装过程是否符合工艺要求。通过增设的涨紧力检测仪和压紧力检测仪器，技术人员可以实时了解装配情况，在组装过程中及时将不合格的零件筛选出来。
还包括中央控制器和二维码读取器，所述压紧力检测仪的数据输出端与中央控制器的数据输入端连接，所述扭矩检测仪的数据输出端与中央控制器的数据输入端连接，所述涨紧力检测仪上的数据输出端与中央控制器的数据输入端连接，所述二维码读取器的数据输出端与中央控制器的数据输入端连接。中央控制器与各个工位的设备、检测仪器和传感器相连，及时获取各个工位的信息，并对各个工位进行同一协调处理，控制各个工位设备的运转。本申请利用打标机给每一个工件指定一个二维码作为其唯一的身份标识，该身份标识储存在中央控制器中。零件的其它信息在组装过程中也由各个设备的数据输出端输出到中央控制器中进行储存。这样每一个零件在组装过程中留下的如涨紧压力曲线，压紧力，扭矩等信息均在组装的同时被及时记录和储存，使每个产品都有详细且完整的信息记录。
在预装工位2、打标工位4、涨紧工位3、堵头压装工位5、扭矩检测工位6均设置有不合格产品移出装置。移出装置用于将在组装过程中所产生的不合格产品移出。在涨紧工位3，对钢球通过钢管及每个涨紧工件形成涨紧时的压力曲线，超过设定值的作为不合格品通过移出装置移出；在打标识以后的工位，对无法读取二维码的工件作为不合格品通过移出装置移出；在头尾端装配工序，对头尾端压紧力进行检查，对超出设定值的工件作为不合格品通过移出装置移出。
本申请的装配式凸轮轴自动化组装工艺，
包括以下几个步骤：
a、将钢管和凸轮片堆放在料仓中；
b、第一机器人8将钢管和凸轮片从料仓中运送到预装工位2，零件预装装置将凸轮片装配到钢管上；
c、第一机器人8将预装好的零件从预装工位2运送到涨紧工位3，涨紧装置将涨紧钢球压入钢管的孔中使钢管和装配在钢管上的零件涨紧；
d、第二机器人9将涨紧后的零件运送到打标工位4标记上二维码；
e、第二机器人9将有二维码的零件运送到堵头压装工位5，堵头压装装置将堵头压装到钢管的两端；
f、第二机器人9将压装完成后的零件运送到扭矩检测工位6，扭矩检测仪对零件的扭矩进行检测。
当前一个零件在当前工位的操作完成进入下一个工位时，机器人迅速将后一个零件送入当前工位，这样在本系统中各个工位的操作可以同时进行，并且可以对多个零件同时进行组装，而不需要等前一个零件完成所有工序后再开始下一个零件的组装。本申请采用双机器人配置的方式，将组装过程巧妙划分为装料、预装、打标、涨紧、压装、扭矩检测六个环节，通过装配节拍的协调，可以使本系统同时进行多道工序，同时对多个工件进行装配，利用机器人快速准确地转送零件，使预装、打标、涨紧、压装、扭矩检测等工序之间紧密衔接，既保证了装配的准确性又显著提高了生产效率，在保证产品质量的情况下实现了快速批量装配，与人一次只能装配单个凸轮轴相比，节约了大量时间。
读取零件上标记的二维码并传递到数据处理设备，数据处理设备将二维码信息作为零件的唯一的身份标识进行存储，在c步骤中对钢球通过钢管及每个涨紧工件形成涨紧时的压力进行检测，并将检测数据储存到数据处理设备中，在e步骤中对压紧力进行检测，并将检测到的压紧力存储到数据处理设备中，在f步骤中将检测到的扭矩储存到数据处理设备中，每个零件的检测数据与其身份标识对应。其中数据处理设备可以采用计算机，工业控制器等常用的数据处理设备。本申请利用打标机给每一个工件指定一个二维码作为其唯一的身份标识，该身份标识储存在中央控制器中。零件的其它信息在组装过程中也由各个设备的数据输出端输出到中央控制器中进行储存。这样每一个零件在组装过程中留下的如涨紧压力曲线，压紧力，扭矩等信息均在组装的同时被及时记录和储存，使每个产品都有详细且完整的信息记录。