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摘要：车轮是动车组转向架的关键零部件，在铁路运输中起着重要作用，是动车组安全稳定运行的基本保障。本文主要进行车轮自动装配系统总体介绍，以及其各子系统的结构组成和功能介绍。能够为相关从业者提供一定的参考。
关键词：动车组；车轮；自动装配系统
1.研究背景
近年来，中国高铁及动车组飞速发展，取得了举世瞩目的成就，与其相关的技术产业也随之迅速发展。动车组轮对是动车的九大关键技术之一，直接决定着高速动车组行车制动与安全，特别是动车组运行速度越高，部件的工作环境就越恶劣，对其安全性和可靠性的要求就越高。作为轮对的重要组成部分，动车车轮与制动盘的质量以及装配质量显得尤为重要，这就对装配工艺过程提出了很高要求。作为动车组智能制造的重要组成部分，开展车轮自动装配系统研究具有十分重要的意义。
2.车轮自动装配系统结构
机械系统是整个自动装配线的主体组成部分，是控制系统实现功能的基础，也是整个生产线的基础。由于车轮与制动盘独特的结构特点，加之质量、体积较大，无论是从功能实现角度还是安全因素方面都对该自动装配线的机械结构设计提出了很高的要求。车轮与制动盘自动装配线由上料机构、转台、气动系统、伺服系统、PLC、工业机械手、控制柜、人机界面等组成。通过对这些机构装置进行分类，可以看出该自动装配线是由机械系统、控制系统和辅助系统三大部分组成，它们既是单独的一个系统，又相互联系、协调配合，完成了系统结构、控制、检测、驱动、运转及监视等六大功能，最终实现车轮与制动盘的自动化装配。图1为自动装配线整体结构图。
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1车轮上料系统；2车轮相位检测与中层移动单元；
3装配单元；4下料单元；5库卡机械手
图1自动装配线机械系统结构图
3.车轮上料系统结构及功能
车轮上料单元主要由车轮夹具机构、吊具升降机构和上层移动装置组成。该单元实现从车轮上料的功能，即完成从车轮料框中抓取车轮，然后将车轮运送至车轮不平衡量相位检测转台的往复动作。
3.1车轮夹具机构
车轮夹具可以实现夹紧、松开和翻转动作。它的工作过程是从料框中将车轮夹紧然后由吊具带动车轮升高到一定高度时再将车轮翻转至水平位置，当上层移动装置将车轮移至车轮相位扫描转台后夹具松开并翻转回到初始位置，进行下一次抓轮。
3.2吊具升降机构
吊具升降机构的作用是带动车轮夹具机构实现升降运动。车轮夹具通过机械连接与吊具升降机构固定在一起。车轮的形状尺寸，料框的布置以及其他部分的机械结构都决定了当车轮夹具以竖直状态夹紧车轮后，必须上升到一定的安全高度才能翻转至水平位置。
3.3上层移动机构
上层移动装置类似一种轨道小车，它的功能是将车轮吊具由料框位置移至车轮不平衡量相位检测转台，再移至料框抓轮的往复运动。
4.车轮相位检测与中层移动单元结构及功能
车轮相位检测与中层移动单元主要由车轮相位扫描转台、激光扫描装置和中层移动装置组成。该单元的功能是将车轮上料单元送来的车轮进行条形码扫描和相位确定，以实现车轮孔和制动盘槽装配过程中车轮相位的确定，然后由中层移动装置将位置确定后的车轮运送至装配转台进行装配。车轮相位检测机构该装置由车轮旋转转台和激光推出装置组成。中层移动装置将检测后的车轮保持其相位角度运送至装配转台与制动盘就行插销装配，由抱轮机构和行走装置组成。抱轮机构如图2所示。
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图2抱轮机构图示
5.制动盘上料及装配单元
装配单元完成车轮与制动盘的插销装配，是自动装配线最重要的组成部分。该单元主要由库卡机械手、插销装配转台、东芝机械手、压销机构、定位销上料机构等组成。在该单元完成以下工作：下制动盘就位于装配转台；车轮对位安装于下制动盘上；车轮与制动盘之间插入定位销；上制动盘对位安装于车轮上。至此，车轮与制动盘装配主体工作已完成。
6.下料单元
下料单元主要由底层移动装置和预拧螺栓转台组成。该单元将插销完成的车轮与制动盘搬运至拧螺栓转台上，由人工完成预拧螺栓后再借助吊具将装配完的车轮与制动盘吊至拧丝机，至此完成整个自动装配过程。
7.结束语
为了适应高速发展的高铁市场需求，原有的人工装配显然已经落后，不能满足快速发展的市场需求，提高车轮生产和轮对装配效率便显得尤为迫切；而且，车轮和制动盘重量极大，加之装配又需要有很高的精度，操作工人装配起来劳动强度大，又有一定的危险性，车轮自动化生产装配系统可以将人从繁重、危险的劳动中解放出来，同时提升车轮装配质量。
参考文献：
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