滾針軸承自動(dòng)裝配機(jī)滾針排料機(jī)構(gòu)的改進(jìn)

祝水琴，蔡建良，陸子琳

（1.寧波大紅鷹學(xué)院，浙江 寧波 315175；2.寧波國際投資咨詢有限公司，浙江 寧波 315100；3.寧波江北菲斯特機(jī)械制造有限公司，浙江 寧波 315100）

滾針軸承自動(dòng)裝配機(jī)技術(shù)含量高，加工難度大，但附加值高。我國受研發(fā)水平、原材料、加工制造工藝等制約，在精密軸承的開發(fā)和研制方面與發(fā)達(dá)國家相比還存在較大差距［1］，能批量配套生產(chǎn)高精密軸承自動(dòng)裝配機(jī)的生產(chǎn)廠家很少。因此，在現(xiàn)有滾針軸承自動(dòng)裝配機(jī)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過技術(shù)創(chuàng)新，成功改進(jìn)了直徑2～4 mm的滾針軸承自動(dòng)裝配機(jī)。

1 自動(dòng)裝配機(jī)存在的問題

（1）工作效率低。國產(chǎn)裝配機(jī)普遍節(jié)拍為3～5件／min，而國外裝配機(jī)生產(chǎn)節(jié)拍一般為6～10件／min。

（2）排料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，滾針下落不穩(wěn)，歪斜時(shí)需要人工扶正，影響裝配精度、裝配合格率和工作效率。

2 自動(dòng)裝配機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)

2.1 改進(jìn)過程中需注意的問題

（1）自動(dòng)裝配工藝的節(jié)拍。自動(dòng)裝配機(jī)中，多工位剛性傳動(dòng)系統(tǒng)多采用同步方式，即多個(gè)裝配工位同時(shí)進(jìn)行裝配。為使各工位工作協(xié)調(diào)，提高裝配效率，要求各工位同時(shí)開始和同時(shí)結(jié)束［2］。對(duì)裝配工作周期較長的工序，可分散幾個(gè)裝配工位，以平衡各個(gè)裝配工位上的工作時(shí)間，使各個(gè)裝配工位的工作節(jié)拍相等，而對(duì)非同步裝配系統(tǒng)則無嚴(yán)格要求。

（2）避免或減少裝配基礎(chǔ)件的位置變動(dòng)。自動(dòng)裝配過程是將裝配件按規(guī)定順序和方向裝到裝配基礎(chǔ)件上，通常裝配基礎(chǔ)件需要在傳遞裝置上自動(dòng)傳送，并要求在每個(gè)裝配工位上準(zhǔn)確定位。因此，應(yīng)盡量減少裝配基礎(chǔ)件在自動(dòng)裝配過程中的位置變動(dòng)，如盡量減少翻身、轉(zhuǎn)位、升降等動(dòng)作，以避免重新定位。

（3）合理選擇裝配基準(zhǔn)面。裝配基準(zhǔn)面通常是精加工面或者是面積大的配合面，為保證裝配定位精度，要選擇合理的裝配基準(zhǔn)面，同時(shí)應(yīng)考慮裝配夾具所必需的裝夾面和導(dǎo)向面。

2.2 滾針自動(dòng)排料機(jī)構(gòu)的改進(jìn)

2.2.1 改進(jìn)前滾針自動(dòng)排列機(jī)構(gòu)

滾針軸承自動(dòng)裝配機(jī)中排料機(jī)構(gòu)為其核心部件。改進(jìn)前所使用的自動(dòng)排料機(jī)構(gòu)如圖1所示，其包含滾針下料盤、中心軸、環(huán)形空腔及底座等。中心軸位于滾針下料盤的中軸線上，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)；滾針下料盤上端為倒錐形空腔，下端為圓柱形空腔；中心軸與下料盤配合，使下料盤下端形成直徑與滾針相適配的環(huán)形空腔；下料盤固定于底座上。使用時(shí)，在下料盤的倒錐形空腔內(nèi)放置滾針，滾針自動(dòng)落入下料盤的環(huán)形空腔，排列成一圈，中心軸由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)繞中軸線旋轉(zhuǎn)，輔助滾針落入環(huán)形空腔，防止其卡住。裝配時(shí)，將軸承外圈放在滾針自動(dòng)排料機(jī)構(gòu)下方，使?jié)L針落入外圈內(nèi)，再?zèng)_壓軸承內(nèi)圈。由于下料盤下端的環(huán)形空腔的側(cè)壁是光滑的，對(duì)落下的滾針不能形成控制，使得有些滾針落下時(shí)與相鄰的滾針間隙過大或歪斜，導(dǎo)致排列完畢的滾針總數(shù)不足。這樣裝配好的滾針軸承必須返工，降低了生產(chǎn)效率，增加了生產(chǎn)成本。

圖1 改進(jìn)前滾針自動(dòng)排料機(jī)構(gòu)

2.2.2 改進(jìn)后的滾針自動(dòng)排料機(jī)構(gòu)

改進(jìn)后自動(dòng)裝配機(jī)如圖2所示，滾針自動(dòng)排料機(jī)構(gòu)如圖3所示。在圓柱形空腔的內(nèi)側(cè)壁上沿軸向設(shè)置直槽，直槽的數(shù)目與待排列滾針的數(shù)目相適配。通過設(shè)置直槽的數(shù)目并加以自動(dòng)檢測，就可以精確控制排列機(jī)構(gòu)中滾針的總數(shù)。中心軸的頂端一側(cè)設(shè)置有偏心輪，中心軸在旋轉(zhuǎn)時(shí)受到偏心輪產(chǎn)生的力矩牽引，產(chǎn)生抖動(dòng)，加速滾針落入圓柱形空腔，防止其卡住。滾針下料盤的底端固定在移動(dòng)板上，移動(dòng)板對(duì)應(yīng)于滾針下料盤下端的圓柱形空腔處設(shè)置有通孔，移動(dòng)板可相對(duì)移動(dòng)地固定于底座上。通過控制移動(dòng)板，使下料盤移動(dòng)至滾針軸承外圈上方，安裝好滾針后，下料盤移走，滾針軸承直接進(jìn)入沖壓軸承內(nèi)圈工序，提高了生產(chǎn)效率，也便于實(shí)現(xiàn)裝配工藝的自動(dòng)化。

圖2 改進(jìn)后自動(dòng)裝配機(jī)

圖3 改進(jìn)后自動(dòng)排料機(jī)構(gòu)

3 結(jié)束語

改進(jìn)后的滾針軸承裝配機(jī)排料機(jī)構(gòu)可以精確控制滾針的總數(shù)，不會(huì)發(fā)生因滾針數(shù)目不夠而使產(chǎn)品返工的情況，提高了成品率和生產(chǎn)效率。改進(jìn)后的滾針軸承自動(dòng)裝配機(jī)采用PLC編程控制自動(dòng)裝配，裝配節(jié)拍6～9件／min，對(duì)比同類產(chǎn)品相同生產(chǎn)裝配工藝條件下，可提高生產(chǎn)率10%以上。

但在此次設(shè)備改進(jìn)過程中，針對(duì)的是同一規(guī)格的產(chǎn)品，而對(duì)同一設(shè)備上裝配不同規(guī)格的產(chǎn)品需要更換模具，更換模具時(shí)操作復(fù)雜、時(shí)間較長。這個(gè)問題有待分析后進(jìn)一步解決。