【正文】 自動(dòng)化深溝球軸承裝配機(jī)主要由入鋼珠 機(jī)構(gòu)、 分鋼珠 機(jī)構(gòu)、 入保持器機(jī)構(gòu) 、保持器組合 機(jī)構(gòu) 、鉚接機(jī)構(gòu)以及鉚接檢查機(jī)構(gòu) 等組成。 一方面能完全的抓住軸承，完成傳送；另一方面，能保證鋼珠的位置不變。本設(shè)計(jì)共有五種抓手頭，現(xiàn)就這五種抓手頭作一下介紹。所以，縱向凸輪從起點(diǎn)開始靜止的角度為 2 7 1 0 8 2 7 1 6 2? ? ? ?? ? ? 。接下來的 為氣壓缸的伸長運(yùn)動(dòng)，使抓頭升起，離開軸承，凸輪轉(zhuǎn)過的角度為 27? 。 根據(jù)實(shí)際情況，本設(shè)計(jì)采用了機(jī)械傳動(dòng)的方式。 此外，鉚接檢查上面還有千分表，能檢測(cè)到鉚接造頭的高度，鉚接造頭太高或太低都不符合要求。 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)比較簡單，采用伺服電機(jī)和感應(yīng)燈控制，實(shí)現(xiàn)的 運(yùn)動(dòng)就是在 有軸承到達(dá)翻轉(zhuǎn)站時(shí)，感應(yīng)燈感應(yīng)到后電機(jī)通電轉(zhuǎn)動(dòng)；翻轉(zhuǎn) 180 度后，電機(jī)自動(dòng)停止，下一個(gè)軸承到達(dá)時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn) 180 度后，電機(jī)停止。作為參考值可以得到產(chǎn)品 (裝配單元 )所有零件的工藝總指標(biāo) nT 為 : 式中 , n 為產(chǎn)品 (裝配單元 )中零件數(shù)量。 。為此目的 ， 首先按單個(gè)標(biāo)志評(píng)價(jià)工藝性 ,用 aij 表示。合套后的軸承裝配單元相對(duì)定向能力較差 ,鋼球隨機(jī)地布置在內(nèi)、 外圈之間的溝道中 ,需要分球裝置保證它們之間 的相對(duì)位置均勻穩(wěn)定。在保持架的裝配過程中 ,合套后的軸承是 一個(gè)裝配單元 ,鉚釘和上保持架也可視為一個(gè)裝配單元 (這種裝配單元在許多廠家已在大量制造 ) ,稱為帶爪浪形保持器 ,加上下保持架 (也稱為無爪浪形保持器 ) ,保持架的裝配過程也可看作由三個(gè)零件組成。概括地講 ，有如下幾個(gè)方面。裝配過程自動(dòng)化對(duì)裝配產(chǎn)品的零件結(jié)構(gòu)提出一定的要求 ,這些要求可以表示為有必要采用附加 (裝配 )工藝基準(zhǔn) ， 或者可能使個(gè)別零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜但在裝配聯(lián)接時(shí)卻大為簡單 ， 現(xiàn)代先進(jìn)的制造零件方法可以得到復(fù)雜的結(jié)構(gòu)而無特殊困難 。 “ 結(jié)構(gòu)工藝性 ” 概念包含著產(chǎn)品及其部件結(jié)構(gòu)的特征 ， 這些特征影響著自動(dòng)裝配工藝過程。鉚接板如果需要較大的緊固力 ,可以選擇直徑較大的鉚釘或選用強(qiáng)度相對(duì)較高材料的鉚釘。鉚釘由于板恢復(fù)原厚度而被拉伸 ,直徑也被壓縮到孔的原直徑大小。 取 2 154 ap p MP?? , / 2 d m m??孔 , E =193GPa , v = , 可計(jì)算出鉚釘孔壁上一點(diǎn)的徑向位移 ru = , 即鉚釘孔半徑的增量。由式 當(dāng) ? 時(shí) ,可得 3 358 aMP? ? (壓應(yīng)力 )設(shè) 12??? (圖形為圓形 ) ,由塑性屈服條件 13s? ? ??? ,則有 1 2 3 154saMP? ? ? ?? ? ? ? 式中 : 1? 和 2? 為徑向應(yīng)力 。 圖 鉚釘受鉚接壓力最大時(shí)狀態(tài)及 鉚釘中一點(diǎn)的應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài) 2 鉚釘 所以， 鍛造 力為 ： 1 . 5 1 . 5 1 1 2 42 1 2S b db b dP F F Nh h h? ??? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ???? ? ? ??? 式中 : s? —— 為屈服應(yīng)力 ， MPa 。在第三階段，由于鉚頭壓 力 使內(nèi)圈載荷逐漸增大直至飽和 ，鉚壓結(jié)束后，甚至鉚頭已抬起，內(nèi)圈載荷仍未消除，仍保留某些載荷。鉚釘加熱時(shí)鉚釘桿應(yīng)加熱至白熱， 而鉚釘頭加熱至紅熱時(shí)即可，然后用手錘先將鉚釘桿鐓粗， 再用鐓頭器鐓出鉚釘頭。鉚釘頭余量 Z 可以按一下經(jīng)驗(yàn)公式確定： ? 。 為使鉚接后鉚釘桿部金屬既能充分填滿鉚釘孔，形成的鉚釘頭豐滿又無過多飛邊，鉚釘?shù)拈L度一般只要鉚釘桿高出鉚接件長度也稱鉚接余量即可。冷鉚時(shí)鉚釘不加熱。所示 為下一步保持器的鉚接做準(zhǔn)備。 圖 保持器 B 片運(yùn)送裝置 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 第 17 頁 共 54 頁 B 片擋板 擋板控制氣壓缸 軌道軸承夾 要保證 B 片能在軌道上而不落下來，要設(shè)計(jì)擋板 ，如圖 所示。 如圖 所示是托住分好鋼珠的軸承的拖頭，拖頭能正確的保持鋼珠的位置，使 A 片能準(zhǔn)確的落到鋼珠上。 滑塊控制軌道板 滑塊運(yùn)動(dòng)示意圖 滑塊 圖 分保持器裝置 利用氣壓缸提供動(dòng)力，推動(dòng)帶有圓弧形軌道的圓盤旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)如圖 所示的滑塊在軌道中移動(dòng) 。 分鋼珠分割撥叉的鎖緊機(jī)構(gòu) 如圖 所示 ，利用錐型結(jié)構(gòu)進(jìn)行自動(dòng)鎖緊 。向下運(yùn)動(dòng)時(shí) 能使鋼珠準(zhǔn)確的分配到各自的位置，并保持相同的距離。 由于傳送軸 承的軌道是平的，所以要使 治具接觸到 鋼珠 ，下面必須有一個(gè)對(duì)治具的升降裝置 。 軸承裝配的各工作站之間的傳送，利用搬運(yùn)抓手 。 深溝球軸承裝配機(jī)的就是要對(duì)選配好的內(nèi)外環(huán)進(jìn)行裝配 。裝配深溝球軸承的順序?yàn)椋?內(nèi)外環(huán)組合 —— 入鋼珠 —— 入保持器 A 片（帶有鉚釘 ） —— 入保持器 B 片（ 帶有鉚接孔 ） —— 組合保持器 —— 鉚接 —— 鉚 接檢測(cè) 。 所以 ， 要設(shè)計(jì)一定的標(biāo)準(zhǔn)來表示軸承的內(nèi)徑。 軸承代號(hào)由基本代號(hào)、前置代號(hào)和后置代號(hào)構(gòu)成。 （ 3） 鋼球 每套軸承都配有一組或幾組滾動(dòng)體，裝在內(nèi) 環(huán) 和外 環(huán) 之間，起滾動(dòng)各傳遞力的作用。PLC 控制 技術(shù)在機(jī)械產(chǎn)品中的應(yīng)用，使傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)生了巨大的變革并煥發(fā)出新的活力 。滾動(dòng)軸承作為一種多工序 、 連續(xù)大批量生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品 ，其制造方式又有其特殊性。但是隨著各行業(yè)用戶的技術(shù)要求不斷地 提高，他們對(duì)軸承的清潔度、噪音、游隙 、轉(zhuǎn)矩、殘磁值、抗銹蝕能力 等要求越來越高 。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。 Steel ball separating。本機(jī)械大量的運(yùn)用了 PLC 控制液壓氣壓元件實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)，機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜。本設(shè)計(jì)是只針對(duì)機(jī)械 結(jié)構(gòu) 部分的設(shè)計(jì)，主要由以下幾部分組成： ； 2 分鋼珠裝置； 3 入保持器及保持器組合裝置； 4 鉚接裝置； 5 鉚接檢測(cè)裝置； 6 軸承傳送裝置。 Retainer。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。因此，軸承裝配過程的手工裝配就顯現(xiàn)出了極大的弱點(diǎn)。從滾動(dòng)軸承各零件加工設(shè)備、 工 藝方面看 當(dāng)前國內(nèi)軸承制造技術(shù)的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)。 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 第 2 頁 共 54 頁 1 總體方案的設(shè)計(jì) 軸承的裝配方法 深溝球 軸 承簡介 深溝球 軸承 是滾動(dòng)軸承中最為普通的一種類型 。 鋼珠 是承受負(fù)荷的零件，其 大小和數(shù)量決定了 深溝球 軸承承受載荷的能力和高速運(yùn)轉(zhuǎn)的能力?；敬?hào)表示軸承的基本類型、結(jié)構(gòu)和尺寸，是軸承代號(hào)的基礎(chǔ)；前置、后置代號(hào)是當(dāng)軸承的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸、公差、技術(shù)要求有改變時(shí)，在其基本代號(hào)左右添加的補(bǔ)充代號(hào)，軸承代號(hào)的排列規(guī) 則如 表 所示 : 表 軸承代號(hào)排列規(guī)則 基本代號(hào) 的代表意義， 如 6203 軸承 ： ： 6，代表深溝球軸承 。 內(nèi)徑代號(hào) 的 意義 如表 所示 ： 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 第 4 頁 共 54 頁 表 本設(shè)計(jì) 以 比較 簡單的 無密封板的 D 級(jí)（ 5 級(jí)公差） 深溝球軸承 6203 為例 ，僅 由內(nèi)環(huán)、外環(huán)、鋼珠和保持器組成。流程圖如 圖 所示 ： 圖 軸承安裝 流程圖 深溝球軸承的裝配必須滿足： 1. 鋼珠數(shù)量符合設(shè)計(jì)要求。 第一步時(shí) 要入鋼珠，對(duì)于 6203 鋼珠為 7 個(gè)， 即把全部的鋼珠注入到內(nèi)外環(huán)之間。搬運(yùn)裝置利用傳動(dòng)凸輪進(jìn)南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 第 10 頁 共 54 頁 行橫向和縱向運(yùn)動(dòng)的控制，能協(xié)調(diào)一致的完成軸承的傳送。 傳送軌道上要有一個(gè)對(duì)外環(huán)的夾緊裝置 。 由于軸承的徑向游隙比較小，只有 — ，所以鋼珠在軌道內(nèi)的活動(dòng)有一定的摩擦阻力，分割拔插分配好的鋼珠能停留在固定的位南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 第 13 頁 共 54 頁 軸承夾 分割撥叉孔 撥叉安裝頭 錐形鎖緊套 鎖緊外套 置。 圖 分鋼珠撥叉 圖 分鋼珠鎖緊機(jī)構(gòu) 圖 分鋼珠軌道 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 第 14 頁 共 54 頁 A 片掛桿 分保持 器裝置 入保持器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 入保持器是指把保持器 A 片 （帶有鉚釘） 和保持器 B 片 （ 帶有鉚釘孔） 安裝到內(nèi)外環(huán)之間，并保證保持器的囊袋正好落入鋼珠的位置 ，鉚釘和鉚釘孔對(duì)正 。滑塊共分為六塊， 按排列順序可以分為 6。拖頭下面利用安裝在機(jī)械底座上的氣壓缸提供動(dòng)力。當(dāng)運(yùn)送裝置將 B 片保持器運(yùn)送到軌道正下方后，擋板打開，使 B 片保持器托頭托送的 B片保持器能順利的到達(dá)軌道上的軸承下面。 圖 組合后的 A、 B 片 由于鋼珠的位置 確定了 A 片保持器的位置， A 片保持器安裝后又限制了鋼南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 第 18 頁 共 54 頁 氣動(dòng)振動(dòng)器 緩沖彈簧 組合頭 珠的運(yùn)動(dòng)， B 片保持器安裝后又被鋼珠的位置所限制，所以保持器 A、 B 片 的位置基本固定。熱鉚時(shí)鉚釘加熱至紅熱塑性狀態(tài)， 多用于大型零件的鉚接。如圖 所示，鉚釘桿的長度 等于零件總厚度加鉚釘頭余量 。 對(duì) d 超過 20mm? 者，取 ? 熱鉚應(yīng)加大 ，埋頭鉚頭的余量取 Zd? 本設(shè)計(jì)采用的是冷沖壓鉚接， 取 1d mm? ，所以 mm? 正確鉚接。 圖 保持器鉚接下模 深溝球軸承浪形保持架裝配鉚合模具結(jié)構(gòu)如圖 所示，其中，最關(guān)鍵的部分是上下兩個(gè)凹模，凹模的主要相關(guān)尺寸要同保持架結(jié)構(gòu)尺寸一致，其外形尺寸又必須同套圈的有關(guān)尺寸不發(fā)生矛盾 鉚合時(shí)先將 軸承放在 鉚合模具的下模承上，然后置于壓力機(jī)工作臺(tái)中央 的鉚合上模下降 ， 施加壓 力 ，壓力機(jī)沖頭下行壓合模具，完成鉚合工作 ?？梢哉J(rèn)為殘余載荷形成了 卡緊 力 。 b —— 為鍛造時(shí)飛邊寬度 (這里可看成是鉚釘冒的寬度 ) ， mm ； h —— 為飛邊高度 ， mm ； bF —— 為飛邊投影面積 ， 2mm 。 3? 為軸向應(yīng)力。于是 , 釘孔在最大壓力時(shí)的直徑增量為Δ d = 2 ru = 。這樣 ,鉚接好后 ,鉚釘和板之間存在軸向和徑向的分布力 ,對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)來說 ,它們屬于內(nèi)力 ,故稱之為“裝配應(yīng)力”。 鉚接的重要性 與結(jié)構(gòu)工藝性分析 軸承通常由四部分主要部件構(gòu)成 , 即內(nèi)套、 外套、 滾動(dòng)體、 保持架。這些特征主要有以下幾個(gè)方面 ： 結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性及其構(gòu)造 ,零件的數(shù)量、結(jié)構(gòu)、在裝配單元中的配置 、 聯(lián)接特點(diǎn)及其精度。其結(jié)果是相應(yīng)的自動(dòng)化裝配過程工序的總數(shù)可以減少 ， 而在自動(dòng)裝配過程中所使用的設(shè)備也可減少功能結(jié)構(gòu)的數(shù)量。 1)結(jié)構(gòu)含有零件的數(shù)量應(yīng)盡可能少。這樣 ， 整個(gè)裝配過程實(shí)現(xiàn)了零件數(shù)量盡可能少的要求。因此 ,這三個(gè)問題能否得到合理可靠的解決將會(huì)直接影響到自動(dòng)裝配的成敗。指數(shù) i 表示標(biāo)志的順序號(hào) ,而 j 表示零件或裝配單元的順序號(hào)。在零件完全適合標(biāo)志的場(chǎng)合 ,評(píng)價(jià)為 ,而按該標(biāo)志完全不適宜自動(dòng)化裝配的場(chǎng)合 ,評(píng)價(jià)為 0。為得到產(chǎn)品或裝配單元結(jié)構(gòu)工藝性綜合評(píng)價(jià) ,須確定標(biāo)志值總系數(shù) Q,即單個(gè)零件標(biāo)志值系數(shù)的和再加上產(chǎn)品 (裝配單元 )工藝性標(biāo)志值系數(shù) ,即 : 式中 , uq 為產(chǎn)品 (裝配單元 )標(biāo)志值系數(shù) : k為產(chǎn)品 (裝配單元 )標(biāo)志的數(shù)量。并循環(huán)此運(yùn)動(dòng)。千分表可以設(shè)定一定的范圍，超出系統(tǒng)規(guī)定的范圍，系統(tǒng)同樣會(huì)報(bào)警。整個(gè)傳送裝置如圖 所示 ： 圖 軸承傳送裝置整體圖 傳送裝置的原理如圖所示，電動(dòng)機(jī)經(jīng)過減速器減速，然后由一對(duì)嚙合的齒輪將運(yùn)動(dòng)傳送到傳動(dòng)軸上，傳動(dòng)軸上的凸輪帶動(dòng)撥桿實(shí)現(xiàn)軸承搬運(yùn)裝置在軌道上的橫向 和縱向運(yùn)動(dòng)。抓手后退時(shí)間為 ，此時(shí)凸輪對(duì)撥桿不施加力，轉(zhuǎn)過的角度為 54? 。 然后向外運(yùn)動(dòng)的凸輪角度為54? ， 橫向返回時(shí)靜止的時(shí)間為 90? ，接著為 向內(nèi)運(yùn)動(dòng) 54? 。 抓手頭 1：為入鋼珠工作站傳送配套的軸承內(nèi)外環(huán)。中間 有套在導(dǎo)柱上的 緩沖彈簧 ，能防止由于抓頭過大的沖擊對(duì)軸承鋼珠或者保持器等造成的傷害，有效的保護(hù)軸承裝配過程中安裝精度。故需要根據(jù)各部件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)。極限與配合 [M].北京 ： 化學(xué)工業(yè) 出版社， 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 第 42 頁 共 54 頁 謝 辭 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題為 自動(dòng)化深溝球軸承裝配機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，是我根據(jù)對(duì)實(shí)體機(jī)械進(jìn)行觀察研究， 參閱