一个车门玻璃与夹槽结合的自动压装台设计(有全套图纸）.doc

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第一章 绪论
1.1课题研究的目的及意义
随着全国及世界经济的快速发展，不管是家用轿车还是载货车、客车，以及各式各样的特种汽车，逐渐成为人们生活、工作不可缺少的一部分，与此相应的汽车工业也需要而且正在迅猛发展。汽车各部件的制造及组装过程的工艺装备也就显得尤为重要[1]，比如，汽车覆盖件的冲压、车门玻璃与夹槽的组装等。
汽车车门玻璃装车前，应先与玻璃托架压装在一起，装车时托架再通过螺纹联接，固定在车门玻璃升降器上，以便升降玻璃。玻璃与托架之间有橡胶衬垫，压装的过程也就是将玻璃及衬垫压入玻璃托槽的凹槽中，以使其结合成部件的过程。
目前一些厂家通常采用手工作业，用木槌敲打压装，由于玻璃存在破碎率，这就造成玻璃易破碎，且由于人为原因会造成托槽两端受力不均匀，压装不平稳、结合不牢固，并且至少需要两人操作。这些都大大降低了生产效率及产品质量[2]。
本题目正是要设计一个车门玻璃与夹槽结合的自动压装台，该设计可实现降低成本、提高生产效率、改善产品质量、减少操作工人数量等，它的意义也就在于可以满足当前汽车市场的需求，快速生产出合格的汽车部件产品。特别适用于部分国内汽车生产厂家。
1.2国内外研究现状
国外一些公司，如，美国通用，日本宝马等国际知名品牌的汽车零部件生产装配过程中采用带有CSC装置的精密压装机，它既保证了零部件装配的高精度要求，又保证了装配的零件的合格率。因此提高了效率，并很好的解决了装配质量控制问题。但不管是柔性化还是CSC装置，它们的价格都很昂贵，国内的大部分汽车公司还没有这个经济实力[3]~[10]。
国内汽车总装工艺因操作的复杂性,大部分零部件采用人工装配。即使采用了压装设备的也存在许多不足，如，生产效率低、产品质量差等，这对汽车的下一步组装及使用产生了不利的影响。目前从国外来看,总装工艺的机械化问题也没有根本解决,除个别工序外,机械代替人工装配零件从质量上不容易保证,此类专用设备开发设计的难度较大。要提高装配质量、产量,需不断提高机械化程度来改善装配工艺,应开发结构新颖适用的工艺装备并在业内中相互交流,从而将操作者从繁重的劳动中解脱出来[11]~[12]。玻璃密封压装机就是针对这些问题而开发的装备。
1.3本课题研究内容
设计一台工艺装备，将玻璃与托槽压装在一起，完成线下预装．以便进行下一步线上装配将其安装在车门升降器上。包括压装台总体方案设计，主要指动力装置的设计及计算选型；台体结构的设计，涵盖压紧、导向、定位结构设计，重点是根据玻璃尺寸的变动范围设计一可调定位及夹紧结构；最后是整个台体尺寸的计算设计。

第二章 总体方案的确定及动力装置计算设计
2.1总体方案的确定
此工装过程的动力源采用气压传动，这是根据企业的实际情况，因为几乎每个企业都有空气压缩机储气罐，这从一定程度上减少了成本。又因为玻璃尺寸较大，采用气动使整个过程较平稳，有利于玻璃的压合。
总体方案共有两种，方案一见图2-1。

图2-1 总体方案一
工作原理如下：
a．旋出螺杆 12，松开活动压块 l4。
b.摇窗玻璃装入工装限位支承槽 (其中侧前门摇窗玻璃 由工装前、后 、下边限位支承槽 6直接定位装夹，侧后门摇窗玻璃 以定位铰链3左边端面为基准装 夹 )，旋进螺杆，使压块压紧玻璃。　
c.按夹槽固定座装夹基准线槽 (图7B向旋转 )装夹槽 ,并调正夹槽装夹座和肢 垫槽。夹槽装夹座调正后，不要固定太紧，以免在压合过程中随压臂体9转动时无退让余地 。　
d.用手压压臂 l1，将夹槽与玻璃边压合 。也可在手压压臂使夹槽压人一定尺寸后 ，人站到压臂体连接踩压杆10的两侧踩压 ，将夹槽压入到最大位置 。　
e．翻转夹槽装夹座 ，松开玻璃活动压块 l4，取出压合好的玻璃与夹槽[2]。
方案二：见示意图2-2，将玻璃平放，采用气缸为动力源，平面支承件支承。气缸通过推板推动玻璃进行压装，过程的平稳性及受力均匀性由导向装置保证。

图2-2 总体方案二示意图
1.换向阀，2.气缸，3.导向杆，4.推板，
5.工件，6.压装台，7.密封条，8.托架。
方案论证：两种方案都能完成所需的单次加工。方案一中玻璃是竖放的，定位元件相对繁琐，且带有基准线槽，而且只能加工某一尺寸的玻璃。而方案二种，玻璃是横放的，这就可以降低对定位元件的要求，平稳性较好，虽元件数量相对多了，但结构都非常简单。
经过多方面考虑，选用第二种方案，如图2-1所示。主要由气缸、换向阀、压头、导柱、工作台等组成，在气缸作用下压头将工件压入密封条槽中,密封槽与玻璃过盈配合, 两边配合面较长,其摩擦力较大。
2.2动力装置计算选型
气缸选型的任务就是根据系统各部分的功能、所需力的大小及各部分结构的特殊要求选择与其相适应的气缸类型[13]。
2.2.1气缸的设计步骤
1．根据工作机构运动要求和结构要求选择气缸类型及安装方式。
2．根据工作机构载荷及速度要求，计算气缸直径，一般应圆整为标准缸径（表2.2-1）。
3．由气缸直径及工作压力出发计算，选择缸壁厚，计算活塞杆直径（圆整 为标准值，表2.2-2）。
4．根据工作要求及缸的类型，确定气缸各部分结构 、材料、技术要求等。
5．若采用标准气缸，在计算出气缸直径后即可选取适当气缸产品。
虽更多的情况下尽量选用标准气缸。但这个设计中，玻璃仅可调范围就100mm，再加上推程50mm,又因为气缸与玻璃之间隔着推板和导向板。所以活塞杆的长度较长，不能选用标准气缸，现自己设计一个气缸。
2.2.2气缸的基本参数
气缸内径、活塞杆直径等。
2.2.3气缸的有关计算
现在市场上广泛使用的一种普通气缸就是单活塞杆双作用气缸，又因为此工装完成后需要活塞杆退回，以便于装入玻璃，所以选用双作用气缸，过程只是单程，单活塞杆足够，故采用单活塞杆双作用气缸。下面就按照单活塞杆双作用气缸来计算活塞杆的输出力。
一． 活塞杆上输出力和缸径的计算
1.根据力的平衡原理，活塞杆上输出力必须克服活塞杆工作时的总阻力，单杆双作用气缸只在活塞一侧有活塞杆，所以压缩空气作用在活塞两侧的有效面积不同，活塞向左右两个方向行走时分别产生推力和拉力，其中：
F= 公式（2-1）
F= 公式（2-2）
式中，F：活塞杆上的推力（或称工作载荷），单位为N；
F：活塞杆上的拉力（或称工作载荷），单位为N；
D：活塞直径，单位为m；
d：活塞杆直径，单位为m；
P ：气缸工作压力，单位为Pa；
F：气缸工作时的总阻力，单位为N。
汽缸工作时的总阻力与众多因素有关，如运动部件的惯性力、背压阻力、密封处摩擦力等，另一方面所设计的气缸不但要保证其静特性，也要保证其动特性要求。综合考虑后为方便设计与计算，将以上因素以载荷率的形式计入公式，则式（2-1）及式（2-2）分别为：
F=N 公式(2-3)一定的宽度，所以导向杆的长度不能太短，设计为230mm，直径为10mm。
6.2.2导向套
内径为10mm,外径为15mm。
6.2.3导向板
导向板的作用是固定导向套的，它的位置紧挨着推板，为了不与活塞杆在推压时发生干涉，结构已在前面论述过。两个通孔的中心线到板中心的距离为220mm，与推板上孔的位置相对应，而直径应为导向套的外径，即为15mm。导向板突起的部分只为打孔所用，因此宽度不用太大，为30mm，高度为42mm。其余部分高度为10mm，为了便于准确地放在台体上，有一部分厚度为8mm，也就是说底面为阶梯状。导向板与台身的固定采用三个M8的螺钉，板中间一个，另外两个到中心的距离各为255mm，导向板的总体长度为530mm。
6.3 气缸的安装
气缸采用的是脚架式，见图6.1所示，脚架的固定选用M20的螺栓联接[16]。其中
气缸类型
AH
AB
SA
XA
E
TG
AO
M
K
QGAII 63×s-MS1
50
9
69
160
80
60
13
45
6
s-行程，即150mm。

图6-1 气缸的安装尺寸
第七章 结论与建议
本课题设计完成了可用于多车型的汽车车门玻璃压装台，通过对结构的分析，本装置具有以下特点:
1.因其设有导向装置，故压装过程受力均匀，过程平稳，
2.定位结构中采用螺杆传动，同根螺杆内两段相反旋向的螺旋传动，能实现定位板宽度的可调，保证了通用性。
3. 结合牢靠，生产成本低，国内生产厂家大都能实现。
设计的压装台还不够完善，若在此基础上采用液压及电磁阀来控制整个过程及可调性，加工效率会进一步提高，那样自动化程度相对地有所体现，但成本也会随之提高。在以后的设计工作中，要加入更多的创新理念、加大技术创新和新产品开发的力度，解决好技术引进与自主创新的关系，以新技术、新工艺改造传统装置，进一步提高市场适应力，进一步提高产品的质量。

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致谢

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