深溝球軸承裝配機(jī)的工作方式研究

趙春輝

（無錫技師學(xué)院(立信中專），無錫 214153）

軸承作為機(jī)械零件中的基礎(chǔ)類零件，其主要有兩大種類：滑動軸承和滾動軸承。其中最為常見的軸承是深溝球，如圖1所示。本品為標(biāo)準(zhǔn)件，由專門工廠批量生產(chǎn)[1]。裝配為本品生產(chǎn)的重要組成方面之一。人們將生產(chǎn)合格的深溝球軸承的內(nèi)圈、外圈、滾動體、保持架進(jìn)行準(zhǔn)確的裝配，使得軸承達(dá)到相應(yīng)的性能[2]。

深溝球軸承的裝配工藝過程為滾動軸承零件如內(nèi)圈、外圈、滾動體和保持架等，經(jīng)檢驗(yàn)合格后，進(jìn)入裝配車間進(jìn)行裝配，其過程如下：軸承內(nèi)、外圈進(jìn)料→內(nèi)、外滾溝道尺寸分組選別（檢查游隙）→內(nèi)外圈合套→滾珠入料→鉚合保持架→終檢→退磁、清洗→防銹、包裝→入成品庫。

圖1 深溝球軸承

在軸承裝配中，手工裝配軸承時(shí)，工人的勞動強(qiáng)度大，裝配效率低，無法保證軸承的裝配質(zhì)量。本文以某公司的深溝球軸承619/9型的自動裝配線的工作方式為對象，研究有效提升軸承裝配的方法[3]。

1 自動裝配機(jī)的基本組成結(jié)構(gòu)

深溝球軸承自動裝配機(jī)的機(jī)構(gòu)模塊組成主要有：內(nèi)、外圈入料裝置模塊，自動檢測裝置模塊，自動中轉(zhuǎn)裝置模塊，機(jī)械手傳動裝置模塊和滾珠進(jìn)料裝置模塊。

2 設(shè)備的主要參數(shù)

軸承自動裝配機(jī)的主要參數(shù)是其工作性能的主要指標(biāo)，也是設(shè)計(jì)的依據(jù)。其主要的參數(shù)有：可裝配軸承的直徑、合套機(jī)的工作空間和各個(gè)機(jī)構(gòu)的工作速度。本文依據(jù)現(xiàn)實(shí)狀況設(shè)計(jì)本設(shè)備合套系統(tǒng)的主要參數(shù)，如表1所示。

軸承自動裝配機(jī)各機(jī)構(gòu)和部件的運(yùn)動時(shí)間分配如下：外圈（內(nèi)圈）進(jìn)料機(jī)構(gòu)動作為2s；外圈推料機(jī)構(gòu)（內(nèi)圈推料機(jī)構(gòu)）動作為2s；外圈檢測機(jī)構(gòu)檢測（內(nèi)圈檢測機(jī)構(gòu)檢測）動作為1s；外圈中轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)接收外圈（內(nèi)圈中轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)接收內(nèi)圈）動作為2s；直線機(jī)械手機(jī)構(gòu)動作為4s；中轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)選擇合適的內(nèi)外圈并旋轉(zhuǎn)至出料工位動作為2s；翻轉(zhuǎn)機(jī)械手機(jī)構(gòu)動作為4s；內(nèi)外圈的氣缸動作為1.5s；內(nèi)圈推動氣缸動作為2s；外圈推動氣缸動作為4s；滾珠進(jìn)料機(jī)構(gòu)裝入滾珠動作為4s。

表1 軸承自動裝配機(jī)合套系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)

4 設(shè)備的工作方式

在自動裝配機(jī)工作的過程中，每個(gè)機(jī)構(gòu)完成各自的功能，利用機(jī)械手傳遞軸承內(nèi)外圈，完成每一步工序之間的操作。機(jī)械手實(shí)現(xiàn)抓料、放料，其載荷可以達(dá)到40N。在實(shí)際運(yùn)用中，可以使用不同的夾緊氣缸來實(shí)現(xiàn)不同軸承零件的裝配。該系統(tǒng)的各個(gè)運(yùn)動如圖2所示[4-5]。

圖2 軸承自動裝配機(jī)合套系統(tǒng)各運(yùn)動機(jī)構(gòu)

該合套系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)具體工作的步驟：外圈進(jìn)料機(jī)構(gòu)進(jìn)料（內(nèi)圈進(jìn)料機(jī)構(gòu)進(jìn)料）→直線機(jī)械手機(jī)構(gòu)將外圈（內(nèi)圈）送至下一工序→外圈檢測機(jī)構(gòu)檢測外圈溝道尺寸（內(nèi)圈檢測機(jī)構(gòu)檢測內(nèi)圈溝道尺寸）→直線機(jī)械手機(jī)構(gòu)將外圈（內(nèi)圈）送至下一工序→外圈中轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)接收外圈（內(nèi)圈中轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)接收內(nèi)圈）→中轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)選擇合適的內(nèi)外圈并旋轉(zhuǎn)至出料工位→翻轉(zhuǎn)機(jī)械手機(jī)構(gòu)將內(nèi)外圈送至下一工序→滾珠進(jìn)料機(jī)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)外圈的合套操作→滾珠進(jìn)料機(jī)構(gòu)在合套的內(nèi)外圈中裝入滾珠。上述內(nèi)容中，內(nèi)外圈進(jìn)料、檢測、中轉(zhuǎn)操作是同時(shí)進(jìn)行的。

（1）開始工作時(shí)，操作人員將軸承的外圈放入外圈進(jìn)料機(jī)構(gòu)，如圖3所示，并將軸承的內(nèi)圈套在內(nèi)圈安置桿上，放置于內(nèi)圈進(jìn)料機(jī)構(gòu)，如圖4所示。

圖3 外圈放置外圈進(jìn)料機(jī)構(gòu)實(shí)物圖

圖4 內(nèi)圈放置內(nèi)圈進(jìn)料機(jī)構(gòu)實(shí)物圖

（2）外圈進(jìn)料裝置中的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動將外圈傳遞至外圈推料裝置處，如圖5所示，同時(shí)內(nèi)圈進(jìn)料裝置也運(yùn)作將內(nèi)圈傳遞到與外圈中心平行的位置，如圖6所示。

圖5 外圈進(jìn)料機(jī)構(gòu)推料實(shí)物圖

圖6 內(nèi)圈進(jìn)料機(jī)構(gòu)推料實(shí)物圖

（3）機(jī)械手將內(nèi)外圈分別送至各自的檢測機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測，圖7為機(jī)械手送至外圈檢測機(jī)構(gòu)實(shí)物圖，圖8為機(jī)械手送至內(nèi)圈檢測機(jī)構(gòu)實(shí)物圖。

圖7 機(jī)械手送至外圈檢測機(jī)構(gòu)實(shí)物圖

圖8 機(jī)械手送至內(nèi)圈 檢測機(jī)構(gòu)實(shí)物圖

（4）將檢測好的軸承內(nèi)外圈放置到中轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的相應(yīng)位置上，并通過機(jī)械手傳遞到裝配導(dǎo)軌上。圖9為中轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)實(shí)物圖，圖10為機(jī)械手實(shí)物圖。

（5）軸承內(nèi)外圈在傳送導(dǎo)軌上實(shí)現(xiàn)裝配，如圖11所示，并通過滾珠進(jìn)料機(jī)構(gòu)將滾珠注入配合在一起的軸承內(nèi)外圈，如圖12所示。

圖9 中轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)實(shí)物圖

圖10 機(jī)械手實(shí)物圖

（6）合套系統(tǒng)最終將裝配好的內(nèi)外圈送至下一臺設(shè)備進(jìn)行保持架鉚接裝配操作，其傳遞過程如圖13所示。

圖11 傳送導(dǎo)軌實(shí)物圖

圖12 滾珠進(jìn)料 機(jī)構(gòu)實(shí)物圖

圖13 傳送至下一臺 設(shè)備過程實(shí)物圖

5 結(jié)論

本文以深溝球軸承裝配機(jī)的工作方式為研究對象，通過Creo軟件建立內(nèi)、外圈入料裝置模塊、自動檢測裝置模塊、自動中轉(zhuǎn)裝置模塊、機(jī)械手傳動裝置模塊、滾珠進(jìn)料裝置模塊的三維模型，根據(jù)相應(yīng)的模型，研究其工作方式，這些研究為以后設(shè)備的優(yōu)化提供了原始的模型數(shù)據(jù)。