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成套螺栓自动组装机的结构设计

作者：杨正营 朱槐远 杨恒祎 兖彬彬 潘东友 来源：《科学与财富》2016年第22期

这个课题设计了一种将一个或者多个垫片以及将一个螺母组装到螺栓上的系统，包括两个大的结构，一个是将垫片套入螺栓杆中即组装垫片结构，一个是将螺母拧进已经套上垫片的螺栓杆中即组装螺母结构。下面将分别详细地介绍这两个结构。 1 组装垫片结构

组装垫片结构包括：1螺栓震动送料盘、2螺栓料道、3螺栓旋转盘、4螺栓固定挡盘、5螺栓挡板、6垫圏挡板及成品输送料道、7固定盘、8固定盘支架、9垫片震动盘、10垫片料道，如下图所示装配图

这次课题研究的的组装垫片结构，方法新颖，适用于为直径10～20mm，长度40～60mm的螺栓。创新就在于组成结构的零件的可调节性。

如图所示料道 螺栓料道和垫片料道中间开有沟槽。其中在垫片料道中下方沟槽上方有挡板，是为了防止质量较小的垫片因为震动盘的影响而上下颠簸甚至掉到外边。在垫片料道的末端开有缺口，这样做是为了使螺栓杆底部在与垫片接触时能够更容易的将垫片拖挂走。 螺栓旋转盘：它是竖直放置的，螺栓通过螺栓送料盘送入螺栓旋转盘。由于旋转盘在竖直平面内转动，螺栓进入沟槽后就被拖挂着也在竖直面内运动。在左半部分呈上升趋势时，螺栓杆紧贴着沟槽下表面，这样螺栓杆就能很容易地随着圆盘转动的同时旋转。由于开设的沟槽较螺栓头大，所以在旋转圆盘的两侧设置了3螺栓固定挡盘。螺栓固定挡盘通过与固定盘用调节螺栓连接，一旦安装好也是固定不动的。

如图所示两个螺栓固定挡盘通过调节螺栓与固定盘连接的，在调节间距时，两个螺栓固定挡盘是同时移动的，为的就是保证螺栓能够处在旋转圆盘中间，以便能与垫片料道对中，进而方便组装和保证组装的准确率。在调节后需要进行调试。在调试完成后开始组装工作。 螺栓挡板：由上图所示，当螺栓进入开设的沟槽时，一旦螺栓旋转盘的转速过低，那么螺栓就又会从槽中掉出来。再者，当螺栓旋转盘的转速过高时，挂在槽中的螺栓会因为离心力的作用被甩到外边去。这样既不利于组装的进行，又会出现安全事故。为了避免上述情况的发生。就设置了5螺栓挡板。如下图所示 螺栓挡板也是两个，通过与固定盘用调节螺栓连接，一旦安装好也是固定不动的。同样调节螺栓的作用一个是固定螺栓挡板，保证定位要求。一个是调节螺栓挡板与旋转之间的间距。如此一来，便不会出现螺栓脱离旋转盘的情况，保证了组装的顺利进行。

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固定盘：根据上述可以知道螺栓固定挡盘、螺栓挡板、垫圈挡板都是通过调节螺栓固定在固定盘上的。所以固定盘主要作用是支撑上述三类重要零件，保证三类零件之间的间距可以调整，从而满足不同大小螺栓规格的组装要求，是至关重要的一环。 固定盘支架：顾名思义就是用来支撑固定盘的，支架固定在工作台上。 2 组装螺母结构

如图所示，包括1螺母-螺栓旋转盘、2螺母-垫片承载盘、3螺母-调节盘、4螺母-上固定盘、5螺母-外侧调整齿轮、6螺母-内侧齿轮、7螺母-固定盘支撑、8螺母-挡钩、9螺母震动盘、10螺母料道、11螺母-螺栓挡板、12螺母-调节销

组装螺母结构由于旋转上开口的大小不能改变，因此仅适用于M20规格的螺栓。 螺母-螺栓旋转盘：当垫片被套上螺栓杆后，经过送料道送入螺栓旋转盘，旋转盘上设置有U开口。开口略大于螺栓杆头部内切圆直径，方便螺栓进入开口槽中，并随着旋转盘被拖挂走，类似于上述的垫片旋转盘。当螺栓头部进入槽中时，六角头的其中两个相对的侧面就被卡住，使其不能任意移动摇晃，只能随着旋转盘旋转。

螺母-垫片承载盘：由于螺栓杆已经穿上了垫片，当螺栓杆头部被旋转盘开口卡住时，垫片是进不去的。因此，垫片会沿着螺栓杆下滑，那么就需要在旋转盘下方设置一个垫片承载盘，防止其下滑脱离螺栓杆。

螺母-调节盘：本结构采用的是螺栓拖挂螺母，并靠摩擦螺母来将螺母拧到螺栓杆上的方法。如图所示 螺母从料道进入下方旋转轨道时，螺母中有螺纹部分并没有拧进螺栓杆，这时螺栓杆势必会被螺母顶着向上。

螺母-螺栓挡板：在上述时，知道螺母-螺栓旋转盘是旋转的，当旋转速度较低时，螺栓还不会因为离心力的作用被甩出去。但是有的时候为了提高效率会加快旋转速度，这时就需要设置螺栓挡板，当螺栓进入U型口时就立马被挡板挡着。挡板需要紧贴着旋转盘，就限制了螺栓在径向方向上移动。

螺母-上固定盘：由于螺母-螺栓挡盘、螺母-调节盘的位置一旦固定后，不再发生改变。两者都需要固定在上固定盘上。其中，螺母-螺栓挡盘通过调节销与固定盘连接。在固定盘和调节盘上钻光孔就可以。螺母-螺栓挡板通过螺栓与固定盘连接在一起。

螺母-固定盘支撑：由于圆盘是水平放置的，主轴竖直放置。设置一个固定盘支撑用于固定固定盘，使固定盘保持不动，保证各个有位置关系的零件能够配合好。

螺母-外侧调整齿轮：如图所示 当螺栓杆拖挂螺母进入轨道时，如果螺母的倾斜角度不合适，可能导致螺栓、螺母错位，螺母卡死在螺栓杆上，使螺母不能顺利拧入拧入螺栓杆中。这

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时就需要设置一个外侧调整齿轮，当螺母与轮齿接触时，轮齿给螺母相反的力使螺母反向旋转，拧松即可。外侧齿轮不用是全齿形式，设置一部分就可。有了外侧齿轮的调整作用，就能够更加容易地保证螺母顺利拧入螺栓杆。

螺母-内侧摩擦齿轮：螺栓杆是随着圆盘旋转的，因此当它拖着螺母时，螺母也是能够旋转的。内侧齿轮主要承担着与螺母外表面接触，进而产生相对运动，为其提供足够的摩擦力使螺母能够顺利拧入螺栓杆中。

螺母-挡钩：螺栓杆拧上螺母后，需要设置挡钩，挡钩设置在垫片承载盘下方。当组装好的螺栓在旋转时碰着静止的挂钩时，便不再继续旋转，而是被挡掉，接着掉进接料盘，至此，整个组装过程就结束了。 参考文献

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