全自動深溝球軸承裝配機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 i 頁摘要： 本設(shè)計(jì)是綜合深溝球軸承裝配的各個(gè)步驟，根據(jù)現(xiàn)代機(jī)械自動化控制原理而設(shè)計(jì)的。是一臺針對深溝球軸承的綜合裝配機(jī)械，能夠?qū)崿F(xiàn)深溝球軸承從外環(huán)、內(nèi)環(huán)、鋼珠的單體到軸承裝配體的步驟。解決了由于手工裝配帶來的諸如清潔度、裝配精度和銹蝕等許多問題。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，機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜。本設(shè)計(jì)是只針對機(jī)械結(jié)構(gòu)部分的設(shè)計(jì)，主要由以下幾部分組成：1.入鋼珠裝置；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 鉚接檢測裝置；6 軸承傳送裝置。關(guān)鍵詞： 入鋼珠 分鋼珠 保持器 檢測裝置 傳送裝置南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 ii 頁Abstract: This design is compeleted by synthesizing each process of assembling the deep groove ball bearing and by following the modern mechanical automation control theory.It is one integrated assembling machine specially for deep groove ball bearing, and it can carry out all the process of the deep groove ball bearing, from the monomer like the outer ring, the inner rim and the steel ball to the assembled bearing.It solves many problems, such as the cleanliness, the assembly precision and the corrosion which is caused by manual setting.This machine utilizes massive PLC controlled hydraulic and barometric pressure parts to achieve movement,thus the framework is much more complexThis design is only for the mechanical part and is mainly composed by the following several parts:1.the steel ball entering installment;2.the steel ball separating equipment;3.the retainer entering and retainer aggregate unit;4.the riveting device;5.the riveting detector set;6.the bearing transport unit.Key Words: Steel ball entering; Steel ball separating; Retainer; Detector set; Transport unit南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 iii 頁畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ，是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 iv 頁提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部內(nèi)容。作者簽名： 日 期： 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 v 頁學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。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。對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。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名： 日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 vi 頁目 錄引言11、總體方案設(shè)計(jì)21.1 深溝球軸承的裝配方法 21.1.1 深溝球軸承簡介21.1.2 深溝球軸承的裝配方法31.1.3 深溝球軸承的裝配工藝過程51.1.4 裝配前軸承內(nèi)外圈的等級劃分 71.2 深溝球軸承裝配機(jī)的總體設(shè)計(jì)91.2.1 深溝球軸承裝配機(jī)的設(shè)計(jì)思路91.2.2 全自動深溝球軸承裝配機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)整體裝配圖 102、裝配機(jī)構(gòu)及測量裝置的詳細(xì)設(shè)計(jì) 102.1 入鋼珠機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)102.2 分鋼珠機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及其檢測122.3 入保持器機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)142.3.1 入保持器 A 片 142.3.2 入保持器 B 片 162.4 組合保持器機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)172.5 鉚接 182.5.1 鉚合工作原理 182.5.2 鉚接力的計(jì)算 212.5.3 鉚接成形力的計(jì)算 222.5.4 液壓缸的選擇 232.5.5 鉚釘鉚接成形過程中對板的分布壓力的計(jì)算 242.5.6 鉚接壓力最大時(shí)鉚釘?shù)膽?yīng)力、應(yīng)變分析 242.5.7 鉚釘機(jī)松開后鉚釘?shù)膽?yīng)力應(yīng)變分析 252.5.8 鉚接的重要性與結(jié)構(gòu)工藝性分析 272.6 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 322.7 鉚接檢測結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 33南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 vii 頁2.8 軸承傳送裝置的設(shè)計(jì)332.8.1 傳送裝置的整體設(shè)計(jì)332.8.2 傳動凸輪的設(shè)計(jì)342.8.3 各個(gè)抓手頭的介紹39參考文獻(xiàn) 41 謝辭 42附頁 43南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 1 頁 共 54 頁引 言軸承是高精密的產(chǎn)品，可以說是工業(yè)之母，只有高品質(zhì)的軸承，才能使機(jī)器正常的轉(zhuǎn)動并充分發(fā)揮其性能，軸承在機(jī)械業(yè)界所負(fù)的使命如此重大，高精密全自動軸承裝配機(jī)顯得更加重要。目前在我國的軸承生產(chǎn)企業(yè)中，多數(shù)的軸承裝配還停留在手工作業(yè)階段，整個(gè)工序都是人在起主導(dǎo)作用，無論是內(nèi)外環(huán)的分選、保持器的壓鉚，還是潤滑油脂的注入或密封板的壓入都是手工操作的。但是隨著各行業(yè)用戶的技術(shù)要求不斷地提高，他們對軸承的清潔度、噪音、游隙、轉(zhuǎn)矩、殘磁值、抗銹蝕能力等要求越來越高。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)。所以，裝配作業(yè)的機(jī)械化、自動化被重視起來。研制出符合我國國情的軸承裝配機(jī)成為一項(xiàng)重要課題。在整個(gè)裝配過程中，手工裝配清潔度的問題難以解決，再次是由于人工作業(yè)，人為因素太多，所以軸承的質(zhì)量很難讓人滿意。目前，國外的軸承裝配基本都是機(jī)械化作業(yè)，減少用人量，以降低成本。滾動軸承的技術(shù)水平和質(zhì)量直接影響到主機(jī)的工作性能和質(zhì)量。在軸承工業(yè)的發(fā)展中，制造技術(shù)的變革十分重要。滾動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。從滾動軸承各零件加工設(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。在當(dāng)今社會，各生產(chǎn)企業(yè)間的競爭愈演愈烈。為了使企業(yè)立于不敗之地，提高產(chǎn)品質(zhì)量，在擴(kuò)大市場份額的同時(shí)，一直努力地追求著產(chǎn)品利潤。產(chǎn)品質(zhì)量和成本一直是企業(yè)所要解決的核心問題。在此過程中，裝配是其中的重要一環(huán)。在現(xiàn)代制造業(yè)中，裝配工作時(shí)間占制造時(shí)間的 4060，裝配工作量約占整個(gè)產(chǎn)品制造工作量的 2070，實(shí)際生產(chǎn)中廣泛存在著各種復(fù)雜的裝配任務(wù)。裝配生產(chǎn)自動線上，當(dāng)前多采用傳統(tǒng)機(jī)械構(gòu)件控制的自動機(jī)，這類機(jī)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難、機(jī)械效率低、柔性差，不適用于現(xiàn)代的多品種、小批量生產(chǎn)。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。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)1.1 軸承的裝配方法1.1.1 深溝球軸承簡介 深溝球軸承是 滾 動 軸 承 中 最 為 普 通 的 一 種 類 型 。 在 實(shí) 際 生 產(chǎn) 中 使 用 也最 為 廣 泛 ， 能 承 受 徑 向 載 荷 、 雙 向 軸 向 載 荷 或 他 們 組 合 成 的 合 成 負(fù) 荷 。 由于用途和工作條件不同，其結(jié)構(gòu)變化較多，但基本結(jié)構(gòu)都是由內(nèi)環(huán)、外環(huán)、鋼珠和保持器四個(gè)零件組成。如圖 1.1 所示：圖 1.1 深溝球軸承基本結(jié)構(gòu)（1）內(nèi)環(huán)（又稱內(nèi)套或內(nèi)圈） 通常固定在軸頸上，內(nèi)環(huán)與軸一起旋轉(zhuǎn)。內(nèi)環(huán)外表面上有供鋼球滾動的溝槽，稱為內(nèi)溝或內(nèi)滾道。（2）外環(huán)（又稱外套或外圈） 通常固定在軸承座或機(jī)器的殼體上，起支承滾動體的作用。外環(huán)內(nèi)表面上也有供鋼球或滾子滾動的溝槽，稱為內(nèi)溝或內(nèi)滾道。（3）鋼球 每套軸承都配有一組或幾組滾動體，裝在內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間，起滾動各傳遞力的作用。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。（4）保持器（又稱保持架或隔離器） 。將軸承中的鋼珠均勻地相互隔開，使每個(gè)滾動體在內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間正常地滾動。此外，保持架具有引導(dǎo)鋼珠運(yùn)動，南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 3 頁 共 54 頁改善軸承內(nèi)部潤滑條件，以及防止鋼珠脫落等作用。除了上述四個(gè)零件外，各種不同結(jié)構(gòu)的深溝球軸承還有與其相配的其他零件。例如，防塵蓋、密封板、擋圈及固定套等。1.1.2軸承的表示方法 軸承根據(jù)用途和性質(zhì)的不同分為多種形式如深溝球軸承、推力球軸承、圓柱滾子軸承、圓錐滾子軸承等等。軸承代號由基本代號、前置代號和后置代號構(gòu)成。基本代號表示軸承的基本類型、結(jié)構(gòu)和尺寸，是軸承代號的基礎(chǔ)；前置、后置代號是當(dāng)軸承的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸、公差、技術(shù)要求有改變時(shí)，在其基本代號左右添加的補(bǔ)充代號，軸承代號的排列規(guī)則如表 1.1 所示:表 1.1 軸承代號排列規(guī)則基本代號的代表意義，如 6203 軸承： 1.類型代號：6，代表深溝球軸承。 2.尺寸系列代號：軸承尺寸系列代號由軸承的寬（高）度系列代號和直徑系列代號組成。寬（高）度系列代號在左，直徑系列代號在右，兩位數(shù)字組合成尺寸系列代號。通常 0 寬度系列代號可省略。 直徑系列代號：2，直徑系列指對應(yīng)同一軸承內(nèi)徑的外徑尺寸系列，即指相同內(nèi)徑的軸承有各種不同的外徑。 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3.內(nèi)徑代號：內(nèi)徑是軸承的重要安裝尺寸，在實(shí)際設(shè)計(jì)使用軸承時(shí)，必須考慮的就是軸承的內(nèi)外徑。由于實(shí)際情況的需要，軸承的種類繁多。所以，要設(shè)計(jì)一定的標(biāo)準(zhǔn)來表示軸承的內(nèi)徑。內(nèi)徑代號的意義如表 1.2 所示：表 1.2本設(shè)計(jì)以比較簡單的無密封板的 D 級（5 級公差）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。查表得深溝球軸承 6203 的內(nèi)外環(huán)尺寸如表 1.3，表 1.4 所示表 1.3外環(huán)尺寸表外徑 徑向倒角 軸向倒角 內(nèi)徑 溝底經(jīng) 溝曲率 寬度 鋼珠數(shù)型號 D A X d1 d2 C B n6203 40 0.80 1.10 33.20 35.954 7.572 12 7表 1.4內(nèi)環(huán)尺寸表內(nèi)徑 徑向倒角 軸向倒角 外徑 溝底經(jīng) 溝曲率 寬度 鋼珠數(shù)南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 5 頁 共 54 頁型號 d A X d1 d2 C B n6203 17 0.80 1.10 24.40 21.656 7.287 12 7軸承材料選用 GCr15，即高碳鉻軸承鋼。高碳鉻軸承鋼采用先進(jìn)的冶煉技術(shù)和工藝得到極高的純潔度，經(jīng)適當(dāng)?shù)臒崽幚慝@得均勻分布的球狀珠光體組織，切削性能良好，具有優(yōu)良的淬透性和淬硬性，熱處理后的顯微組織和硬度比較均勻穩(wěn)定，具有較高的接觸疲勞強(qiáng)度和良好的耐磨性，經(jīng)適當(dāng)?shù)臒崽幚磉€可獲得很好的尺寸穩(wěn)定性，并具有一定的抗腐蝕性能，鋼材價(jià)格也比較便宜。到目前為止，高碳鉻軸承鋼仍是世界各國普遍用于制造軸承零件的理想材料，其相關(guān)性能如下所示：1.1.3 深溝球軸承的裝配工藝過程 深溝球軸承的裝配過程就是將已知加工好的軸承零件， 按照軸承成品的技術(shù)要求裝配成套， 以達(dá)到使用要求的生產(chǎn)過程。 由于軸承零件的加工進(jìn)度不同，先加工好的軸承零件先涂油防銹入庫，待全部軸承零件加工結(jié)束后，再將零件送入裝配車間進(jìn)行裝配。 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 6 頁 共 54 頁對于深溝球軸承來說， 由于其結(jié)構(gòu)的特殊性和裝配技術(shù)要求（如徑向游隙）的嚴(yán)格性，雖然其產(chǎn)量高，批量大，但目前絕大多數(shù)廠家的裝配車間仍處于半手工、半機(jī)械操作，以 6203 軸承為例，其裝配工藝過程如下： 1. 退磁清洗（殘磁小于 0.6mT，手感、目觀無污物，嚴(yán)防磕碰傷） ； 2. 外觀檢測（無粗磨紋、車削紋、磨傷、黑斑、銹蝕等；打字清晰） ； 3. 檢查內(nèi)外徑尺寸： 0-.1-.8:4,.0,.876mpDPDmpdddDV軸承外徑基本尺寸；軸承內(nèi)徑基本尺寸；d軸承單一平面平均外徑尺寸；mpD軸承單一平面平均內(nèi)徑尺寸；d軸承外環(huán)外徑圓度誤差；DPV軸承內(nèi)環(huán)內(nèi)徑圓度誤差；dp軸承外環(huán)平均外徑圓柱度誤差；Dm軸承內(nèi)環(huán)平均內(nèi)徑圓柱度誤差；dpV4. 溝道分選(以 檔進(jìn)行分選，分選外圈時(shí)應(yīng)將測腳收回) ；25. 配套（根據(jù)徑向游隙偏差進(jìn)行配套，徑向游隙偏差值取中間值） ； 6. 填球（根據(jù)合套儀顯示的數(shù)值裝配鋼球，球徑為7.14375mm，球數(shù)為 7） ； 7. 清洗（嚴(yán)防磕碰傷） 8. 分球裝架(保持架必須先在超聲波清晰機(jī)中清洗，然后二次漂洗干凈后，才能安裝)； 9. 鉚合（鉚合后，鉚釘頭應(yīng)垂直、飽滿，不允許出現(xiàn)“雙眼皮”等現(xiàn)象，保持架不得碰套、夾球，軸承轉(zhuǎn)動應(yīng)輕快靈活無阻滯現(xiàn)象） ； 10. 成品清洗（殘磁小于 0.6mT，手感、目觀無污物，嚴(yán)防磕碰傷） ； 11. 抽檢 ；南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 7 頁 共 54 頁12. 檢查靈活性及外觀（軸承轉(zhuǎn)動應(yīng)靈活、輕快、平穩(wěn)，無急停、阻滯現(xiàn)象，打印標(biāo)志清晰，表面無銹蝕；不得缺球，缺釘，鉚球頭應(yīng)圓滑、飽滿） ； 13. 清洗（成品清洗，防止磕碰傷） ；14. 測振（加速度振動值不超過 42，無異音） ； 15. 注脂壓蓋（密封圈清洗干凈后，才能注脂壓雙面密封圈勻脂） ； 16. 測振； 17. 防銹（用油霧噴涂防銹） ； 18. 包裝（用塑料筒包裝，每筒 10 套） ； 19. 裝箱； 20. 成品入庫（經(jīng)倉庫人員核對裝箱型號、數(shù)量后、封箱入庫） 。1.1.4 裝配前軸承內(nèi)、外圈的等級劃分 由 GB/T307.1，精度要求較高的軸承如 D 級軸承（5 級公差）表 1.5 5 級內(nèi)圈（公差值單位：微米）dpVsB直徑系列()dmmp2mpisdiK全部正常 修正BsV超過到 上偏差下偏差ax上偏差下偏差max10 18 0 -5 4 3 7 7 4 0 -120 -250 5表 1.6 5 級外環(huán)（公差值單位：微米）DpVsC直徑系列()Dmmp2mpeSDeK全部正常修正CsV超過到 上偏差下偏差ax上偏差下偏差max南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 8 頁 共 54 頁30 50 0 -7 5 4 8 8 7 0 -120 5其中， 軸承的內(nèi)環(huán)端面對滾道的跳動，mmis軸承的內(nèi)環(huán)端面對內(nèi)孔的跳動，mmd內(nèi)環(huán)內(nèi)圈的徑向跳動，mmiK內(nèi)環(huán)的寬度偏差，mmsB內(nèi)環(huán)寬度的變動量，mmsV軸承的外環(huán)端面對滾道的跳動，mmeS外端面母線對基準(zhǔn)端面傾斜的變動量，mmD外環(huán)外圈的徑向跳動，mmeK外環(huán)的寬度偏差，mmsC外環(huán)寬度的變動量，mmsV軸承的裝配是保證軸承精密度的重要環(huán)節(jié)，合理的裝配方法可以降低軸承因裝配對軸承內(nèi)外環(huán)真圓度的影響，降低對內(nèi)外溝表面和對內(nèi)外環(huán)表面造成的傷害，尤其對于對音響要求比較高的軸承可以防止出現(xiàn)過大的噪音而造成的不良。裝配深溝球軸承的順序?yàn)椋簝?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。流程圖如圖 1.2 所示：圖 1.2 軸承安裝流程圖南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 9 頁 共 54 頁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。 2. 鋼珠必須等分。 3. 保持器必須是只有一個(gè)組合，即一個(gè) A 片一個(gè) B 片的組合，不能出現(xiàn)入如一個(gè) A 片多個(gè) B 片的情況。 4. 鉚接密合度、囊袋間隙（鋼珠在囊袋內(nèi)的軸向最大活動量） 、造頭高（鉚接沖壓后形成的凸起的高度） 、造頭徑（鉚接沖壓后形成的凸起的高度）要符合要求。如表 1.2 5. 不能出現(xiàn)落鉚現(xiàn)象等。表 1.7檢測項(xiàng)目 造頭高 造頭徑 囊袋間隙 鉚接密合度標(biāo)準(zhǔn) 0.8mm 1.62mm 0.0090.012mm 錫箔紙檢測1.2 深溝球軸承裝配機(jī)的總體設(shè)計(jì)1.2.1深溝球軸承裝配機(jī)的設(shè)計(jì)思路 根據(jù)深溝球軸承的生產(chǎn)流程，深溝球軸承裝配的前一步工序是內(nèi)外環(huán)的選配。由于內(nèi)外環(huán)都存在制造公差，所以為了達(dá)到足夠的精密度，使軸承具有合理的徑向游隙（所謂滾動軸承的游隙，是將一個(gè)套圈固定，另一個(gè)沿徑向的最大活動量） ，所以要根據(jù)內(nèi)外環(huán)的制造公差進(jìn)行選配。深溝球軸承裝配機(jī)的就是要對選配好的內(nèi)外環(huán)進(jìn)行裝配。第一步時(shí)要入鋼珠，對于 6203 鋼珠為 7 個(gè)，即把全部的鋼珠注入到內(nèi)外環(huán)之間。利用傳感器進(jìn)行控制以便保證鋼珠數(shù)；下一步就要把鋼珠等分開來，同時(shí)檢測每個(gè)等分位置上是否有鋼珠；接下來是入保持器 A 片，根據(jù)上一步等分鋼珠的位置使保持器準(zhǔn)確的落到鋼珠上，并保證保持器的每個(gè)囊袋的位置正好有一顆鋼珠；入保持器 B 片同樣要使每個(gè)囊袋有一個(gè)鋼珠；保持器的組合要使保持器 A 片的鉚釘準(zhǔn)確的組合到保持器 B 片中的鉚釘孔中，并施加一定的壓力，使保持器 A、B 片組合到一起，不至于很容易的脫落；鉚接是在組合好的鉚接狀態(tài)下利用沖壓模具對鉚釘進(jìn)行沖壓，以達(dá)到要求的造頭高、造頭徑以及保持器之間的鉚接密合度。由于要保證傳送過程中保持器 A 片和保持器 B 片不至于很容易的脫落，所以要使保持器 A 片在上方，保持器 B 片在下方。要檢測鉚接狀態(tài)就要進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，通過翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)翻轉(zhuǎn) 以后，利用鉚接檢測裝置進(jìn)行檢測。檢測的主要內(nèi)容為造180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 頁頭的高度以及鉚接的是否有落鉚現(xiàn)象（由于保持器制造原因或者鉚接時(shí)的故障導(dǎo)致的鉚釘脫離保持器） 。合格的產(chǎn)品進(jìn)入下一流程。設(shè)計(jì)中由于涉及很多方面的運(yùn)動，為了更好的進(jìn)行控制，需要大量的應(yīng)用液壓氣壓裝置。軸承裝配的各工作站之間的傳送，利用搬運(yùn)抓手。搬運(yùn)裝置利用傳動凸輪進(jìn)行橫向和縱向運(yùn)動的控制，能協(xié)調(diào)一致的完成軸承的傳送。1.2.2 全自動深溝球軸承裝配機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)整體裝配圖圖 1.3 全自動深溝球軸承裝配機(jī)整體裝配圖2 裝配機(jī)構(gòu)及檢測裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 11 頁 共 54 頁鋼珠托片鋼珠軌道口鋼珠注入口鋼珠壓頭2.1入鋼珠機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)入鋼珠是指把規(guī)定數(shù)量的鋼珠注入內(nèi)外環(huán)之間，并使鋼珠能完整的在內(nèi)外環(huán)的溝徑中運(yùn)動。鋼珠容器在入鋼珠裝置的后面，通過彈簧管道連接入鋼珠機(jī)構(gòu)的鋼珠入口。入鋼珠裝置整體圖如圖 2.1 所示。入鋼珠首先要保證鋼珠的數(shù)量，在盛有鋼珠的容器下面裝有傳感器，能準(zhǔn)確的計(jì)算控制通過鋼珠軌道的鋼珠數(shù)量。圖 2.2 入鋼珠軌道圖 2.1 入鋼珠機(jī)構(gòu) 圖 2.3 入鋼珠軌道由于普通間隙 6203 軸承的徑向游隙也很小，只有 0.009mm0.019mm所以鋼珠要裝配到內(nèi)外環(huán)之間就要使鋼珠的中心水平面和內(nèi)外環(huán)溝徑的最深處的水平位置在同一平面上，所以裝配必須在如圖 2.2 中所示的一個(gè)鋼珠托片上進(jìn)行。同時(shí)入鋼珠完成以后必須對最后一個(gè)鋼珠施以壓力才能使其順利進(jìn)入軌道，如圖 2.3 所示的鋼珠壓頭利用氣壓缸提供動力，實(shí)現(xiàn)對軸承夾南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 12 頁 共 54 頁導(dǎo)向桿鋼珠施加壓力。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)對治具的升降裝置。傳送軌道上要有一個(gè)對外環(huán)的夾緊裝置。如圖 2.2 所示，設(shè)計(jì)了軌道軸承夾。如圖 2.3 所示為入鋼珠的鋼珠軌道頭，當(dāng)傳感器感應(yīng)到配套的內(nèi)外環(huán)的存在，頂部氣壓缸控制入鋼珠軌道頭沿著軌道下移直到接觸到軸承內(nèi)外環(huán)。接著，7 顆鋼珠沿著軌道注入到內(nèi)外環(huán)之間。然后由中間氣壓缸對最后一顆鋼珠施加壓力，同時(shí)側(cè)面氣壓缸也施加力，共同實(shí)現(xiàn)把全部鋼珠注入到內(nèi)外環(huán)之間的工作。2.2 分鋼珠機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)分鋼珠環(huán)節(jié)是指把鋼珠平均分配到固定的位置，并在每個(gè)位置上分別檢測是否有鋼珠，以保證上一環(huán)節(jié)入鋼珠的數(shù)量。分鋼珠裝置與檢測裝置如圖 2.4和圖 2.5 所示：圖 2.5 分鋼珠撥叉圖 2.5 分鋼珠撥叉圖 2.5 分鋼珠撥叉圖 2.4 分鋼珠裝置 圖 2.6 分鋼珠測頭分割撥叉之間相隔的角度相同，但是長短各不相同，每兩個(gè)相鄰的鋼珠撥南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 13 頁 共 54 頁軸承夾撥叉安裝頭錐形鎖緊套鎖緊外套叉長度差大于鋼珠的直徑。向下運(yùn)動時(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。由于軸承的徑向游隙比較小，只有 0.009mm0.019mm，所以鋼珠在軌道內(nèi)的活動有一定的摩擦阻力，分割拔插分配好的鋼珠能停留在固定的位置。便于下一環(huán)節(jié)的入保持器。為此，必須保證分鋼珠的撥叉不能旋轉(zhuǎn)，所以設(shè)計(jì)了如圖 2.4 所示的方形的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。為保證分割鋼珠時(shí)軸承不能在軌道中移動仍然要在軌道下方安裝一個(gè)可以上下運(yùn)動的撥塊，使軸承在分割時(shí)固定，在分割完成時(shí)可以沿著軌道運(yùn)動，由一個(gè)安裝在機(jī)械底座上的氣壓缸提供動力。同時(shí)，在分鋼珠時(shí)每兩個(gè)撥叉之間的底部都有檢測裝置，當(dāng)分割頭向下運(yùn)動時(shí)，分割到每個(gè)位置的鋼珠會接觸到檢測測頭，從而由應(yīng)變片感應(yīng)到鋼珠的存在；如果撥叉之間沒有鋼珠，測頭連接的感應(yīng)片會自動報(bào)警，以此實(shí)現(xiàn)鋼珠的檢測，防止不良品的流出。分鋼珠測頭如圖 2.6 所示。在分鋼珠位置的軌道上也需要對軸承的夾緊裝置同分鋼珠時(shí)的夾緊裝置。分鋼珠分割撥叉的鎖緊機(jī)構(gòu)如圖 2.8 所示，利用錐型結(jié)構(gòu)進(jìn)行自動鎖緊。圖 2.7 分鋼珠撥叉 圖 2.8 分鋼珠鎖緊機(jī)構(gòu)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 頁分割撥叉孔A 片掛桿分保持器裝置圖 2.9 分鋼珠軌道2.3 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，鉚釘和鉚釘孔對正。所以，入保持器分為入保持器 A 片和入保持器 B 片。保持器 A、B 片如圖2.10 和圖 2.12 所示：A 片 B 片圖 2.10 保持器 A、B 片 2.3.1入保持器 A片南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 15 頁 共 54 頁圖 2.11 入保持器 A 片裝置為提高效率保持器都用心軸串聯(lián)起來，保持器 A 片的鉚釘會自動找正落在下面一片保持器上的鉚釘?shù)姆疵媾c鋼珠囊袋之間的空隙之間。由于分鋼珠機(jī)構(gòu)已經(jīng)基本固定了鋼珠的位置。所以，如保持器 A 片首先要做的就是要把保持器對正到鋼珠的正上方。同時(shí)，還要保證保持器要一片一片的安裝。所以設(shè)計(jì)了如圖所示的機(jī)構(gòu)來保證。滑塊控制軌道板滑塊運(yùn)動示意圖 滑塊圖 2.12 分保持器裝置利用氣壓缸提供動力，推動帶有圓弧形軌道的圓盤旋轉(zhuǎn)，從而帶動如圖2.12 所示的滑塊在軌道中移動。滑塊共分為六塊，按排列順序可以分為1、2、3、4、5、6。非工作狀態(tài)下滑塊 1、3、5 托住懸掛的所有保持器，滑塊2、4、6 不與保持器接觸。在工作狀態(tài)下，滑塊 1、3、5 在圓盤旋轉(zhuǎn)時(shí)向外運(yùn)動，使保持器落下，落到軌道中的軸承上；滑塊 2、4、6 在圓盤旋轉(zhuǎn)時(shí)向內(nèi)運(yùn)動，使其非常尖的頭插入到最底下一片保持器和與其相鄰的一片保持器之間，起到拖住上面所有保持器的作用。當(dāng)最下面一片保持器落下后，圓盤反轉(zhuǎn)，使滑塊回到原來位置，此時(shí)滑塊 1、3、5 托住所有的保持器。這樣，完成保持器A 片的安裝。南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 16 頁 共 54 頁A 片掛桿橫向運(yùn)動氣壓缸B 片托頭由于保持器是固定懸掛的，軸承安裝傳送裝置要有一定的活動空間，所以保持器與內(nèi)外環(huán)間有一定的距離。但太遠(yuǎn)的距離不能將保持器 A 片準(zhǔn)確的安裝到想要的位置，固要有一個(gè)升降裝置使分好鋼珠的軸承接近保持器。如圖 2.13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。拖頭下面利用安裝在機(jī)械底座上的氣壓缸提供動力。圖 2.13 A 片保持器托頭圖 2.14 軸承夾控制氣壓缸另外，為了更好的確定軌道中軸承的位置，軌道中仍然使用了軌道軸承夾。在拖頭將軸承托起前，必須要使軌道軸承夾脫離軸承。以此，在軌道后面安裝了一個(gè)氣壓缸，如上圖 2.14 所示，專門控制軌道軸承夾。軌道中由軸承到達(dá)位置時(shí)，氣壓缸收縮帶動軌道軸承夾脫離軸承，A 片安裝好后回到原來位置。2.3.2入保持器 B片入保持器 B 片與入保持器 A 片基本相同，不同的是 B 片要從軌道中軸承的下面安裝，所以設(shè)計(jì)了如圖所示的保持器 B 片的傳送安裝裝置首先 B 片落到如圖所示的托頭上，然后橫向的氣壓缸提供沿軌道運(yùn)動的動力，使 B 片運(yùn)到軌道的正下方。接著縱向的氣壓缸將 B 片送到軌道上的軸承位置。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 頁縱向運(yùn)動氣壓缸B 片擋板擋板控制氣壓缸軌道軸承夾圖 2.15 保持器 B 片運(yùn)送裝置要保證 B 片能在軌道上而不落下來，要設(shè)計(jì)擋板，如圖 2.15 所示。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。然后擋板關(guān)閉，托頭返回，而保持器是圓形的所以被擋板擋住，留在軌道上。完成保持器 B 片的安裝。圖 2.16 保持器 B 片軌道在 B 片安裝的位置的軌道上，同樣有軌道軸承夾。不僅固定了軸承沿軌道的位置，還在托頭把 B 片保持器上來時(shí)限制了軸承的上下運(yùn)動。保證保持器 B片的順利安裝。2.4 保持器組合機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)保持器的組合是指在 A、B 片保持器都安裝到軸承以后，使 A 片保持器的鉚釘與 B 片的鉚釘孔相組合，如圖 2.17。所示為下一步保持器的鉚接做準(zhǔn)備。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 頁氣動振動器緩沖彈簧組合頭圖 2.17 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珠的運(yùn)動，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。組合部分要做的就是要施加一定的壓力使兩片保持器組合到一起。保持器 A 片上的鉚釘，有一定的錐度。一方面在組合時(shí)更容易使鉚釘對準(zhǔn)B 片保持器的鉚釘孔；另一方面，在鉚釘對準(zhǔn)鉚釘孔后對兩片保持器施加壓力能使兩片保持器組合到一起，不至于很容易的脫落。組合裝置整體結(jié)構(gòu)如圖 2.18 所示，組合頭按照保持器的形狀進(jìn)行的設(shè)計(jì)。組合頭上安裝一個(gè)氣動振動器，通過振動，能使保持器 A、B 片更好的進(jìn)行組合安裝，另外設(shè)計(jì)一個(gè)緩沖彈簧能有效的防止由于氣壓缸的力太大對保持器或者鋼珠軌道的傷害，還能給振動提供空間。南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 19 頁 共 54 頁圖 2.18 組合裝置以及組合振動頭2.5 鉚接裝置的設(shè)計(jì)2.5.1 鉚合工作原理鉚合工藝要點(diǎn)鉚釘通常是將兩片保持器聯(lián)接在一起，鉚合可分冷鉚和熱鉚。冷鉚時(shí)鉚釘不加熱。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。一般桿徑在 10mm 以下進(jìn)行冷鉚合。其工藝要點(diǎn)如下：鉚釘?shù)倪x擇。應(yīng)根據(jù)被鉚工件的工作選擇鉚釘。例如，離合器摩擦片的鉚合屬冷鉚，摩擦片不許鉚釘頭外露，因此，它一般都用紫銅或鋁合金制的平頭埋頭空心鉚釘。再如東方紅型拖拉機(jī)車架的鉚合屬熱鉚，應(yīng)選擇抗剪和抗拉性能較高，且抗擠能力強(qiáng)的鉚釘，最好是或 號冷拔鋼，不能采用中碳鋼。鉚釘直徑按熱鉚要求應(yīng)比孔小。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。如圖 2.19 所示，鉚釘桿的長度 等于零件總厚度加鉚釘頭余量 。對超過者，取熱鉚進(jìn)應(yīng)加大，埋頭鉚頭的余量取 。鉚合件的準(zhǔn)備工作。鉚合件的準(zhǔn)備主要指鉚釘孔的制備。鉚合件貼合面必須平整，并按所需要的重合位置一起鉆孔，以保證鉚釘孔的重合。在鉚合已有鉚釘孔的舊零件時(shí)，應(yīng)檢查原鉚釘孔的磨損變形情況，孔有橢圓時(shí)，應(yīng)進(jìn)行鉸修，并換用直徑加大的鉚釘。圖 2.19 鉚釘尺寸的確定鉚釘長度 L 等于零件總長度 S 加鉚釘頭余量 Z。鉚釘頭余量 Z 可以按一下經(jīng)驗(yàn)公式確定：南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 20 頁 共 54 頁;1.5Zd對 超過 者，取d20m.7熱鉚應(yīng)加大 ，埋頭鉚頭的余量取.3Zd本設(shè)計(jì)采用的是冷沖壓鉚接，取 ，所以1m.5正確鉚接。鉚接必須保證鉚接件每個(gè)鉚釘孔很好地重合。例如車架鉚接時(shí)，必須用“ 定心沖銷”對鉚接件的鉚釘孔進(jìn)行定心沖孔，使鉚釘孔重合，并提高孔的光潔度和強(qiáng)度。托架與大梁連接時(shí)，先用定心沖銷裝入對角兩鉚釘孔和定位銷中，然后用定心沖銷沖擠其余四個(gè)鉚釘孔，使兩鉚接件孔同心。再用兩個(gè)導(dǎo)向螺栓裝在另兩個(gè)對角鉚釘孔上，緊固兩鉚接件。最后將鉚釘孔上的定心沖銷打出，即可進(jìn)行鉚接。鉚接時(shí)應(yīng)注意鉚釘?shù)目煽?。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。南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 21 頁 共 54 頁圖 2.20 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 2.20 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。鉚壓成形采用的是鉚接工藝 ，鉚頭(下模)在軸承組件上鉚壓時(shí)，鉚釘受到來自上部的壓力產(chǎn)生塑性變形，直至內(nèi)外環(huán)牢固地連在一起。在成形過程中，輪轂變形分為三個(gè)階段:第一階段，鉚頭下降，與輪轂軸接觸，變形開始。第二階段，變形進(jìn)一步擴(kuò)展，輪轂軸沿徑向擴(kuò)展，與內(nèi)圈倒角接觸。最后是第三階段，鉚接過程完成。在第一階段，幾乎所有的鉚頭壓力都用于輪轂軸的最初成形，內(nèi)圈載荷很小且恒定。進(jìn)入第二階段，鉚頭壓力傳遞到內(nèi)圈，內(nèi)圈載荷迅速增大。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。可以認(rèn)為殘余載荷形成了卡緊力。2.5.2 鉚接力的計(jì)算根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊聯(lián)結(jié)與緊固篇 GB/T 867-1986 查得 半圓頭鉚釘?shù)某叽鐧C(jī)構(gòu)如圖 2.21 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 22 頁 共 54 頁圖 2.21 鉚釘尺寸保持器的材料選用 sus304，即 0Cr18Ni9 其機(jī)械性能如下304 的力學(xué)性能各個(gè)鋼廠的板料具體會有所不同但是按照標(biāo)準(zhǔn) GB/T20878和日本 Jis 標(biāo)準(zhǔn)，他們的值在下面的范圍之內(nèi) ：屈服強(qiáng)度大于 205Mpa ；抗拉強(qiáng)度大于 520MPa ；延伸率大于 40% ；硬度值 HV 小于 200； HRB 小于 90 ；HBW 小于 187 ；熱膨脹系數(shù) 17.3 ；熱傳導(dǎo)度 16.32 ；彈性模量 193 。2.5.3 鉚接成形力的計(jì)算鉚釘直徑 ,釘孔直徑為 ,采用精裝配 ,冷鉚。鉚釘1md1.2md孔材料的屈服極限 = 205MPa。根據(jù)鉚釘直徑 ,可算出 , s 0.175bm。保持器的每一片的厚度為 1.25 mm。鉚接時(shí) ,近似地把鉚釘成0.56h型過程看成是圓盤類零件的模鍛過程。南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 23 頁 共 54 頁圖 2.22 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)1.成型鉚窩頭 2 鉚釘 3.保持器 4.鉚機(jī)預(yù)置頭所以，鍛造力為： 1.51.51242SbdPFFNhh 式中: 為屈服應(yīng)力 ，MPa ; sb 為鍛造時(shí)飛邊寬度(這里可看成是鉚釘冒的寬度) ， ；mh 為飛邊高度 ， ； m為飛邊投影面積 ， ;bF2為鍛件本體投影面積(釘孔面積) ， ; d 2d 為鍛件直徑(鉚釘直徑) ， 。作用于板上的圓環(huán)面上的力為 1.56912SbPFNh作用于鉚釘上的力為 21.5432Sdh顯然 12P2.5.4 液壓缸的選擇