一种笔夹组装工装及设备的制作方法

本技术涉及自动化设备，具体地说，涉及一种笔夹组装工装及设备。

背景技术：

1、笔类产品，特别是中高端钢笔、宝珠笔等，通常会在笔帽上设置一个笔夹。笔夹不仅具有防止笔从口袋滑落的实用功能，更是重要的外观装饰部件。现代笔夹的设计日趋复杂与精致，其中一种常见结构由笔夹主体和独立的装饰件组成。所述笔夹主体通常设有一个u形凹槽和一个通孔，而所述装饰件则需要精密地嵌装于该u形凹槽内。

2、在现有技术中，此类笔夹的组装多依赖于人工手动操作或简单的夹具辅助。操作人员需先将装饰件的第二端放入笔夹主体的u形凹槽内，然后使用工具或徒手将装饰件具有弹性的第一端撑开，再将其压入凹槽的开口处完成卡接。然而，这种传统组装方式存在诸多弊端：

3、装配精度差、效率低下：由于装饰件和笔夹主体体积小、结构精细，手动对准难度大，导致装配位置不准确，产品一致性差，且生产效率低，难以满足批量生产的需求。

4、产品易损伤：在手动撑开和压入装饰件的过程中，操作人员施加的力不易控制，极易在装饰件表面留下划痕、压痕，或者因过度用力导致装饰件或笔夹主体发生永久性塑性变形甚至断裂，造成高昂的废品损失。

5、自动化实现困难：传统的工装缺乏有效的导向和定位结构，无法与自动化设备（如机械手、压入装置）进行稳定、可靠的配合，使得整个组装流程难以实现自动化升级。

6、因此，本领域迫切需要一种能够实现精确定位、提供稳定导向、有效保护产品免受损伤，并能与自动化设备无缝集成的笔夹组装工装及设备，以解决上述长期存在的技术难题。

技术实现思路

1、本实用新型旨在提供一种笔夹组装工装及设备，一种能够对笔夹主体和装饰件进行精确定位与导向的组装工装，以保障装配质量与一致性。另外，提供一种包含该工装的笔夹组装设备，实现高效的自动化装配。

2、为了实现上述目的，第一方面，本实用新型提供了一种笔夹组装工装，用于辅助装配笔夹，所述笔夹包括主体和装饰件，所述主体设有第一凹槽、第二凹槽和通孔；所述装饰件为部分嵌设于所述第一凹槽和第二凹槽内，所述装饰件为u形且具有位于u形开口处的第一端和远离开口的第二端；所述工装包括：

3、基座；

4、定位槽，固定于所述基座上；

5、定位柱，固定于所述基座并位于所述定位槽内；

6、导向柱，固定于所述基座，所述导向柱具有上端面和下端面，所述下端面朝向所述定位柱，所述上端面设有导向斜面；

7、其中，所述定位柱、定位槽内壁和导向柱的下端面共同限定出用于容纳所述主体的放置空间，笔夹装配时，所述主体置于所述放置空间内，所述装饰件的第二端置于所述第二凹槽中，所述装饰件的第一端通过所述导向斜面引导逐渐撑开并滑入所述第一凹槽。

8、通过采用上述技术方案，定位柱、定位槽内壁与导向柱下端面协同作用，构成了一个对笔夹主体的三维约束空间，确保了主体在装配过程中的绝对稳定性。尤为关键的是，导向柱上的导向斜面与u形装饰件的弹性形变特性相配合，创造了一个受控的、渐进的装配路径。当装饰件第一端接触导向斜面时，其u形结构被预定的角度逐渐撑开，此过程将装饰件所需的大幅度弹性形变分解为多个连续的、小幅度的形变阶段，有效避免了因瞬间应力集中而导致的塑性变形或断裂。这种“定位-导向-渐进形变”的协同机制，解决了手工装配难以同时保证精度和避免损伤的难题，实现了高质量、高一致性的装配。

9、在一些实施方式中，所述定位柱包括一体成型的第一柱和第二柱，所述第一柱用于与所述主体的通孔配合，所述第二柱的直径小于所述第一柱且更靠近所述定位槽的入口。

10、通过采用上述技术方案， 这种阶梯状的双柱结构构成了一个精密的二级定位系统。第二柱作为引导部，其较小的直径能够在主体通孔与定位柱初步对接时，容忍较大的位置偏差，实现快速、粗略的对中。随后，第一柱作为精定位部，与通孔形成紧密的间隙配合，最终消除所有自由度，完成主体的精确定位。该设计将“粗导向”与“精定位”功能集成于单一部件，显著降低了主体放入工装时的对准难度和对操作精度的要求，提升了装配节拍。

11、在一些实施方式中，所述第二柱的外端面设有引导面，所述引导面与第二柱构成二级导向结构，用于在所述主体与第一柱配合前进行导向。

12、通过采用上述技术方案， 引导面（如倒角或圆弧面）的引入，在第二柱的粗导向功能之前，增加了一个更初级的“预导向”阶段。它能在主体通孔端面接触定位柱的最初瞬间，就将主体引导向第二柱的轴线方向。这种“预导向-粗导向-精定位”的三级递进式定位策略，进一步将可能存在的初始位置误差逐级消化和修正，使得即便是存在一定制造公差的主体，也能被顺畅、无干涉地引导至最终的设计位置，极大地提升了工装的适应性和装配成功率。

13、在一些实施方式中，所述导向柱还包括滑道，所述滑道连接于所述导向斜面并与所述下端面连接，当所述装饰件沿导向斜面向下滑入滑道时，所述滑道对装饰件施加朝向远离第二端方向的推力。

14、通过采用上述技术方案， 滑道的设计是对单一导向斜面功能的优化与延续。导向斜面主要完成装饰件的撑开动作，而滑道则负责引导已被撑开的装饰件完成最后的“归位”动作。滑道的特定几何形状使其能对装饰件施加一个水平方向的分力，这个分力恰好用于克服装饰件因其自身弹性而产生的、试图回复原始状态的“回弹力”，并精准地将其第一端“推入”第一凹槽内。这确保了装饰件在脱离导向机构后，能准确到达最终装配位置，避免了因回弹导致的装配不到位或卡滞现象。

15、在一些实施方式中，当所述主体置于放置空间内时，所述滑道与下端面的连接处覆盖所述主体的部分。

16、通过采用上述技术方案， 此覆盖结构形成了一个物理约束，其核心作用在于与第一凹槽为衔接，以便顺利将装饰件引导入第一凹槽内，防止回弹。当装饰件在滑道推力作用下快速滑向第一凹槽时，存在因惯性而脱离预定轨迹的风险。此覆盖部作为一个“挡板”或“限位器”，拦截了这种异常运动，确保装饰件的运动终点被严格限制在第一凹槽内部。它与滑道的推力功能相辅相成，一个主动“推送”，一个被动“拦截”，共同保证了装配动作的终结性和可靠性。

17、在一些实施方式中，所述基座上还设有弹性件，所述弹性件与导向柱分别位于定位柱的相对两侧，所述弹性件的一端伸入定位槽内，并能在外力作用下退出定位槽。

18、通过采用上述技术方案， 弹性件与刚性定位结构（定位柱、定位槽）构成了一个“刚柔并济”的夹持系统。刚性结构负责主要定位，而弹性件则提供一个持续、柔性的侧向压紧力。这个力有两个关键作用：其一，在装配装饰件时，抵消装饰件插入可能对主体产生的侧向反作用力，防止主体在工装内发生微动或旋转，保证装配精度；其二，在装配完成后，利用其摩擦力可以暂时性地“握住”组装件，防止其因重力或振动从工装中意外脱落。其可退出特性则确保了取料工序的顺利进行。

19、在一些实施方式中，所述弹性件包括弹簧和抵接头，所述抵接头与弹簧连接并位于定位槽内。

20、通过采用上述技术方案， 弹簧作为压力源，提供了可控且可恢复的弹性力。抵接头则作为执行元件，其材质和形状（如采用工程塑料或具有圆弧接触面）可以设计为对笔夹主体表面友好，避免产生压痕或划伤。这种模块化设计使得夹持力的大小可以通过更换不同规格的弹簧进行调节，以适应不同型号和重量的笔夹，增强了工装的通用性和可调性。

21、第二方面，本实用新型还涉及一种笔夹组装设备，包括第一方面所述的笔夹组装工装。

22、通过采用上述技术方案， 将上述精密的笔夹组装工装集成到自动化设备中，使得工装所实现的精确、可靠、无损的装配工艺得以在规模化生产中稳定复现。该设备将原本依赖熟练工人手眼协调的复杂装配动作，分解为由工装、压入装置、取料装置等协同完成的、可编程控制的标准化流程，从根本上保证了产品质量的一致性，并实现了高效率的连续生产。

23、在一些实施方式中，还包括压入装置，所述压入装置包括：

24、下压杆，沿第一方向朝向或远离所述笔夹组装工装运动；

25、两个夹爪，连接于所述下压杆，并沿第二方向相对靠近或远离运动；

26、其中，所述第一方向与第二方向相互垂直，当所述主体置于笔夹组装工装内进行装饰件装配时，所述下压杆对应装饰件的中部，所述两个夹爪对应装饰件的第一端。

27、通过采用上述技术方案， 该压入装置采用了“垂直下压”与“水平夹持”联动的复合运动策略，巧妙地匹配了u形装饰件的几何特征和装配力学需求。下压杆作用于装饰件中部，提供插入的主要驱动力；两个夹爪则从两侧夹持装饰件的第一端（通常是已预置于第一凹槽内的部分），其核心作用并非提供插入力，而是在下压过程中防止第一端翘起、移位或从第一凹槽中脱出，确保装饰件作为一个整体平稳下行。这种“主驱动-防漂移”的协同作用，使得装饰件两端的运动被精确同步，完美地遵循了由工装导向斜面所设定的装配轨迹，是实现自动化装配成功的关键执行机构。

28、在一些实施方式中， 还包括取料装置，所述取料装置包括：

29、取料夹，用于从笔夹组装工装中取出组装后的笔夹；

30、顶料件，在取料夹夹取笔夹前与装饰件抵接；

31、其中，所述顶料件与取料夹的夹取中线对齐。

32、通过采用上述技术方案， 取料装置的设计重点解决了从高精度、带弹性压紧的工装中无损取出成品的问题。顶料件的作用是“预解除约束”和“辅助定位”。其在取料夹动作前先与笔夹（通常是装饰件）抵接，施加一个微小的顶出力，这个力足以克服弹性件对笔夹主体的残余夹持力，使笔夹在工装中预松动，但又不至于使其弹出。同时这个动作确保了装饰件装配位置的一致性。随后，取料夹再沿同一中线进行夹取，整个过程笔夹受力明确，运动轨迹可控，有效避免了因取料力不当导致的笔夹损伤、掉落或在工装内的卡死，保证了自动化生产流程的连贯性与可靠性。

33、综上所述，本技术具有以下至少一种有益技术效果：

34、1、通过定位柱、定位槽与导向柱的协同空间约束，并结合导向斜面对u形装饰件的渐进式撑开引导，构建了一个集精确定位、可控形变与顺畅导入于一体的装配环境。该方案从根本上解决了手工装配中因定位不准和应力集中导致的效率低下、产品损伤和一致性差的核心问题。

35、2、采用由引导面、第二柱、第一柱构成的多级递进导向定位系统，以及对装饰件施加水平推力的滑道与防过冲的覆盖部设计，这些特征相互配合，显著提升了工装对零件公差的容错能力和装配过程的鲁棒性，确保了在高速自动化生产中极高的成功率。

36、3、弹性压紧件与刚性定位结构的“刚柔并济”设计，以及压入装置“垂直下压-水平防漂”的复合运动策略，实现了在装配过程中对零件的动态稳定控制。这种多维度、协同作用的夹持与驱动机制，是实现高效、无损自动化装配的关键，体现了非显而易见的巧妙构思。

37、4、取料装置中顶料与夹取的时序和位置协同，巧妙地解决了精密工装中成品取出的难题，通过预松动与精确对中，保证装饰件位置一致性，确保了生产流程末端的可靠性与效率，形成了完整的自动化闭环。