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文 獻(xiàn) 綜 述
前言
碟形彈簧是一種圓環(huán)墊片狀的材質(zhì)不同的金屬機(jī)械配件，是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊的彈性元件。一般是通過(guò)相當(dāng)數(shù)量的疊加來(lái)提供足夠彈性伸展而發(fā)揮作用。由于有變剛度特性、承載能力大、緩沖減震性強(qiáng)并且易于獲取不同彈性特性和安裝緊湊等的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備行業(yè)，汽車工業(yè)，石油工業(yè)以及航天工業(yè)等領(lǐng)域，很大范圍取代了圓柱形螺旋彈簧。碟形彈簧一般由金屬帶材、板材或鍛造坯料沖壓而成，其幾何構(gòu)型為截面呈淺圓錐狀的軸對(duì)稱回轉(zhuǎn)體。如圖所示
近年來(lái)，由于機(jī)械設(shè)備行業(yè)，汽車工業(yè)等行業(yè)的迅速發(fā)展，推動(dòng)了彈簧工業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造工藝生產(chǎn)設(shè)備以及彈簧的材料等的發(fā)展。由于行業(yè)的需要，對(duì)于彈簧的檢測(cè)以及分選設(shè)備的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，是彈簧工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。彈簧分選機(jī)是安裝在彈簧加工過(guò)程中的檢測(cè)工藝工段線上。對(duì)此，本設(shè)計(jì)是碟形彈簧分選機(jī)的設(shè)計(jì)，其涉及到機(jī)械、電氣等方面的技術(shù)，是一個(gè)典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要是碟形彈簧分選機(jī)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。結(jié)合目前所掌握的各項(xiàng)技術(shù)，旨在開(kāi)發(fā)一套具有較高自動(dòng)化水平，安全可靠，性價(jià)比高的數(shù)控自動(dòng)碟形彈簧分選機(jī)。
彈簧檢測(cè)是其生產(chǎn)過(guò)程必不可少的工序。測(cè)力是檢測(cè)的主要內(nèi)容之一。彈簧力參數(shù)直接影響彈簧的性能和工作狀態(tài)。尤其是高精度彈簧以及需配對(duì)或者配套使用的彈簧，要求嚴(yán)格按力參數(shù)分選包裝。這類彈簧大批量生產(chǎn)時(shí)，用手工在測(cè)力儀上測(cè)試存在如下間題：
（1）易產(chǎn)生操作誤差，包括有測(cè)量位移誤差，工件偏置誤差，操作速度變化而產(chǎn)生的附加動(dòng)載荷、操作手柄在測(cè)試讀數(shù)時(shí)因抖動(dòng)或松動(dòng)引起的誤差;
（2）易產(chǎn)生讀數(shù)誤差，指針擺動(dòng)慣性，操作者疲勞觀察錯(cuò)覺(jué)等引起的誤差。
目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上能見(jiàn)到的彈簧分選機(jī)大多數(shù)都是國(guó)外廠家開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的，國(guó)內(nèi)各彈簧生產(chǎn)設(shè)備及檢測(cè)設(shè)備生產(chǎn)的研究較少，因此本設(shè)計(jì)可提高我國(guó)彈簧檢測(cè)分選設(shè)備在全世界中的競(jìng)爭(zhēng)力。我國(guó)自八十年代初開(kāi)始研制自動(dòng)測(cè)力裝置，至今還未有令人滿意的結(jié)果，究其原因可歸納為如下幾點(diǎn)。
（1）沒(méi)排除受檢彈簧與定位元件表面在測(cè)力過(guò)程中的摩擦力的影響及機(jī)械動(dòng)作、液壓裝置沖擊所引起的附加動(dòng)載荷的影響;
（2）沒(méi)有很好地消除測(cè)力裝置本身的加工和安裝誤差;
（3）受傳感器精度影響及分選控制誤動(dòng)影響;
（4）大多數(shù)機(jī)型不能同時(shí)完成自動(dòng)測(cè)力和分選功能。
由于手工操作檢驗(yàn)及現(xiàn)有測(cè)力分選機(jī)的缺陷，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量和檢驗(yàn)效率。所以本文主要研究快速準(zhǔn)確的碟形彈簧分選機(jī)。
國(guó)內(nèi)各彈簧生產(chǎn)設(shè)備及檢測(cè)設(shè)備生產(chǎn)廠均未研制出高效實(shí)用的彈簧分選機(jī)。國(guó)外市場(chǎng)上能見(jiàn)的分選機(jī)類型為兩種—高精度型和高速度型;高精度型彈簧分選機(jī)主要用來(lái)分選那些精度要求很高的彈簧，如噴氣飛機(jī)的油門彈簧，該彈簧的每一個(gè)變形對(duì)應(yīng)相應(yīng)的飛行速度。因此，對(duì)這種彈簧的分檢要求十分苛刻，該彈簧的靜態(tài)負(fù)荷精度達(dá)要求達(dá)到0.3%以上，位移精度要求小于0.02mm，需要用到高精度型彈簧分選機(jī)才能滿足要求，但這種分選機(jī)的分選速度很低，一般低于每分鐘8件，不適合大批量彈簧生產(chǎn)的需要[fZl。國(guó)內(nèi)很多彈簧生產(chǎn)及檢測(cè)設(shè)備生產(chǎn)廠針對(duì)各自的需求研發(fā)了一些彈簧分選設(shè)備，如基于重力的彈分選機(jī)、基于尺寸的彈簧分選機(jī)、基于壓力的彈簧分選機(jī)，這些設(shè)備在功能和性價(jià)比上都還和國(guó)外同類產(chǎn)品有一定差距。
因此研究自動(dòng)彈簧分選機(jī)技術(shù)，研制開(kāi)發(fā)自動(dòng)化程度高、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)、高速高
效的自動(dòng)彈簧分選設(shè)備以替代進(jìn)口產(chǎn)品及國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品的不足，對(duì)適應(yīng)我國(guó)汽摩
行業(yè)發(fā)展和彈簧自動(dòng)分選，以及推動(dòng)整個(gè)工業(yè)自動(dòng)化裝備國(guó)產(chǎn)化具有十分重要的
意義。
在分選機(jī)研究方面，國(guó)外公司起步較早。美國(guó)、日本、英國(guó)、瑞士的一些糧食加工設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)從事此項(xiàng)研究。因此早期的分選機(jī)主要運(yùn)用在農(nóng)副產(chǎn)品如水果、谷物類等分選上。隨著工業(yè)化速度加快，在二十世紀(jì)四五十年代彈簧分選機(jī)運(yùn)用與發(fā)展，但也僅限于像飛機(jī)油門彈簧等高精度分選場(chǎng)合。同時(shí)一些彈簧專業(yè)生產(chǎn)廠也根據(jù)自身需要開(kāi)發(fā)了一些以單一要素為主要分選體的分選設(shè)備。如瑞典的 Tekno – Detaljer 公司于 1970 年開(kāi)發(fā)的彈簧分選機(jī)。該類分選機(jī)雖在精度上具有較大的優(yōu)勢(shì)，但由于其大多結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且分選單一，因此僅適合一些實(shí)驗(yàn)性和小加工生產(chǎn)上作為檢測(cè)使用。
相對(duì)國(guó)外而言，國(guó)內(nèi)分選機(jī)的研究還處于起步階段，用于成品的還很少，目前主要是引進(jìn)或者改造國(guó)外的分選機(jī)。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)彈簧分選機(jī)的主體企業(yè)并不多，只是一些企業(yè)主要依據(jù)自身的要求研發(fā)相應(yīng)的自動(dòng)化程度較低的、分選比較單一的分選機(jī)，如杭州寶威機(jī)械廠研制的彈簧分選機(jī)，該機(jī)在設(shè)計(jì)上采用工位旋轉(zhuǎn)方式，速度與彈簧定位成為關(guān)鍵，速度過(guò)快彈簧可能在慣性下飛出工位，速度過(guò)低則達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，且圓盤式結(jié)構(gòu)使得圓盤轉(zhuǎn)到的慣性難以控制。針對(duì)此種情況國(guó)內(nèi)一些科研機(jī)構(gòu)和大專院校結(jié)合實(shí)際也做了相關(guān)的研究工作，如湖北工業(yè)大學(xué)與武漢科技學(xué)院合作研發(fā)的數(shù)控彈簧高速自動(dòng)分選機(jī)，該項(xiàng)目研究的數(shù)控彈簧高速自動(dòng)分選機(jī)，開(kāi)發(fā)了檢測(cè)系統(tǒng)抗漂移、抗干擾和變頻傳動(dòng)高速分度系統(tǒng)；研制了快速采集和快速濾波系統(tǒng)；確定了數(shù)據(jù)特征值，開(kāi)發(fā)了計(jì)算機(jī)快速?gòu)椈蓹z測(cè)圖形分析及檢測(cè)軟件，但在速度與彈簧分組值上還有待提高。
本設(shè)計(jì)研究的碟形彈簧分選機(jī)結(jié)構(gòu)主要采用了工位旋轉(zhuǎn)工作模式與落料旋轉(zhuǎn)的分選方法。工位旋轉(zhuǎn)工作模式是彈簧相對(duì)于工位是不動(dòng)的，故結(jié)構(gòu)的整體性是很好的，但是彈簧的重力作用在固定工位上，故限制了檢測(cè)的速度。落料旋轉(zhuǎn)的分選結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而且噪音小等優(yōu)點(diǎn)。