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高速插针机是完成电子连接器的绝缘体与电导体(针)之间装配作业的主要装备,在其完成插针动作时,由于主轴凸轮的偏心质量效应及与转速的三次方成正比的载荷作用,不可避免地带来由于机构振动而造成的插针动作精度下降的问题,从而引起随着插针速度的提高而插针质量及合格率下降的现象。因此高速插针机的振动问题深受插针机的设计、制造与应用人员的重视。设计新型高速插针机或者改进现有的高速插针机都必须对其振动问题进行认真的研究。
本文主要对插针滑台系统振动和主轴系统振动对插针精度的影响进行了研究,进而在此基础上制作了改进样机并进行了验证。
首先对插针滑台系统的振动进行了如下研究:①根据动力学等效原理,将高速插针机的插针滑台简化成三自由度系统,运用矩阵结构分析方法建立插针滑台的模态矩阵(即广义质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵);②建立基于模态矩阵的三自由度系统的运动方程;③运用传递函数法对插针滑台的振动特性进行了计算与分析,主要是运用MATLAB 编程求解得到插针滑台系统的各传递函数,根据其零极点分布图和奈奎斯特(H.NYQUIST)判据判定系统处于稳定状态,并计算出系统的非零最低阶固有频率为75Hz,共振转速4500转/分远高于所期望的工作转速1500转/分,所以插针滑台系统动态稳定。
其次为降低主轴振动对高速插针机的插针精度的影响,运用AUTODESK INVENTOR软件的运动仿真及有限元应力分析模块,对高速插针机的主轴系进行自由振动和受迫振动的仿真计算,确定了提速改进的方案——气弹簧力锁合法。
最后根据气弹簧力锁合法制作了验证样机,验证试产结果表明:改进方案有效地将现有的高速插针机稳定量产转速由500转/分提升至690转/分,产品装配制程(工艺流程)一次直通率由89.1%提升到95.4%,获得了很好的效果,从而为现有高速插针机的性能改进和新型高速插针机的研发提供了依据。