基于虚拟样机的汽车点火线圈装配系统设计与仿真

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1、万方数据第30卷第1期2013年1月机械设计JOURNALOFMACHINEDESIGNV01．30No．1Jan．2013基于虚拟样机的汽车点火线圈装配系统设计与仿真+林坤1，董桂鹏2，许彩霞3(1．中国船舶重工集团公司第七一八研究所，河北邯郸056027；2．中国重型汽车集团有限公司技术发展中心，山东济南250100；3．天津奥的斯电梯(中国)有限公司，天津300457)摘要：点火线圈的装配是点火线圈生产过程中的重要一环，而点火线圈装配技术在国内发展迟缓，装配设备落后，严重制约点火线圈的批量生产，影响

2、了点火线圈的质量。因此，设计一套点火线圈装配设备。对提高点火线圈的质量和装配效率有着重大的现实意义。首先根据某型号汽车点火线圈中的初、次级线圈、壳体的特征和设计要求，提出了装配系统的方案并进行了结构设计。其次，对重要部件建立刚柔耦合模型，利用ADAMS参数化分析中的设计研究方法，对装配过程中装配机构的下压力进行动力学分析，得出最佳下压力数值。利用ANSYS中对线圈施加最优下压力时的动载荷进行应力应变分析，得出线圈的最大应力应变点，校核了线圈骨架的强度。关键词：点火线圈；装配系统；虚拟样机；仿真中图分类号：

3、THl38文献标识码：A文章编号：1001—2354(2013)01～0089—04点火线圈作为汽车电子点火系统的核心部件，其性能的好坏直接影响到整个点火系统的工作性能乃至整车动力、燃油经济性及排气净化质量等各项指标。从点火线圈的工艺来分析，其线圈的装配是该产品从设计到投入市场的一个很重要的环节。目前，在我国点火线圈的装配方法中，初、次级线圈的装配及组合线圈初步放入壳体内等一系列过程都是由工人手工完成的。这一过程中为避免工人手上汗渍对线圈质量产生影响，工人必须配戴手套操作，因此，手工放人壳体内的线圈位置误

4、差较大，而且装配效率降低，装配精度下降，严重影响了点火线圈的质量。因此，提高点火线圈的生产效率及质量是我国汽车业面临的亟待解决的问题。而提高点火线圈的装配精度、可靠性及生产装配效率都成为点火系统的攻关课题的关键，而且有着重要的经济意义。1方案分析由于次级线圈的开口方向与壳体开口方向相互垂直，因此，装配过程分为两步，即先将初级线圈装配到次级线圈内孔中，然后再将组合好的线圈(简称为组合线圈)装配到壳体内，初步确定装配方案如图1所示。装配系统主要由线圈工作台、壳体工作台和主装配机构组成。其中，线圈工作台由分度台

5、、组合线圈定郴”蝶裘一位检测传感◆：删嘴感文闰弩罔土、I’幢I篙医陡＼＼粤彳赢弋燮彳墁台+收稿日期：2011一04—06；修订日期：2012--07—13作者简介：林坤(1982一)，男，山东济宁人，工程师，硕士，主要从事机械结构设计及分析等研究工作。万方数据机械设计第30卷第1期原点，完成一个装配周期。本方案中线圈工作台、壳体工作台与主装配机构之间的工作相互控制且相互分离。2装配系统模型的建立根据方案中各部分所要实现的功能，设计装配系统结构如图2所示。1底座；2壳体工作台；3线圈工作台；4安全罩；5横梁

6、导轨气缸；6机械手；7支柱型材图2装配系统总体结构三维模型装配系统由底座、壳体工作台、线圈工作台、主装配机构、安全罩和支柱型材组成。壳体和组合线圈由工人分别放到两个工作台相应的定位元件中，检测传感器发出控制信号控制分度台旋转，旋转到位后，机械手下降抓取组合线圈，抓取线圈后上升并沿着导轨将线圈送到壳体上方，然后机械手下降将组合线圈初步装配到壳体内，最后由机械手的压壳机构完成最终装配。各部分依次复位返回原点，完成一个装配周期。3压壳过程动力学仿真在装配过程中压壳是影响装配质量的最重要的一步，压壳力的大小决定了

7、次级线圈骨架两端子孔耳的应力应变，直接影响装配质量。一般来说，机构在较大的载荷作用下做加速或者减速运动，且产生较大的弹性变形时，为更好、更真实地模拟机构的动态性能，就必须在静力学基础上进一步将构件作为弹性体对其进行刚柔耦合动力学分析‘1—3】。因此，对压壳模型进行合理简化，建立刚柔耦合模型进行动力学分析，并利用ADAMS参数化分析中的设计研究方法，分析得到最优下压力，并依此选择下压气缸和机械手升降气缸的型号。3．1刚柔耦合模型的建立利用ANSYS导出的柔性体文件在ADAMS中建立刚柔耦合模型，如图3所示。

8、川Ff奎图3压壳过程刚柔耦合模型3．2刚柔耦合仿真刚柔耦合仿真的目的主要有两方面，一是得到合适的下压力；二是导出线圈的受力载荷文件。组合线圈与端子的有效下压距离为6mm，取下压速度为48mm／／s和120mm／s，相应的下压时间为0．05s和0．125s，分别对两个极限情况进行仿真，得到单个端子下压方向反作用力，其仿真曲线如图4一图7所示。从图中可以看出，当下压的速度为120mm／s时，两个极限情况的下压反作用力中心最大值分别