综合深沟球轴承装配的设计（毕业论文doc）Word格式.doc
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1.1.4装配前轴承内\外圈的等级划分……………………………………7
1.2深沟球轴承装配机的总体设计……………………………………………9
1.2.1深沟球轴承装配机的设计思路………………………………………9
1.2.2全自动深沟球轴承装配机结构设计整体装配图…………………10
2、装配机构及测量装置的详细设计……………………………………………10
2.1入钢珠机构的设计…………………………………………………………10
2.2分钢珠机构的设计及其检测………………………………………………12
2.3入保持器机构的设计………………………………………………………14
2.3.1入保持器A片………………………………………………………14
2.3.2入保持器B片………………………………………………………16
2.4组合保持器机构的设计……………………………………………………17
2.5铆接………………………………………………………………………18
2.5.1铆合工作原理………………………………………………………18
2.5.2铆接力的计算………………………………………………………21
2.5.3铆接成形力的计算…………………………………………………22
2.5.4液压缸的选择………………………………………………………23
2.5.5铆钉铆接成形过程中对板的分布压力的计算……………………24
2.5.6铆接压力最大时铆钉的应力、应变分析…………………………24
2.5.7铆钉机松开后铆钉的应力应变分析………………………………25
2.5.8铆接的重要性与结构工艺性分析…………………………………27
2.6翻转机构的设计…………………………………………………………32
2.7铆接检测结构的设计……………………………………………………33
2.8轴承传送装置的设计………………………………………………………33
2.8.1传送装置的整体设计………………………………………………33
2.8.2传动凸轮的设计……………………………………………………34
2.8.3各个抓手头的介绍…………………………………………………39
参考文献…………………………………………………………………………41
谢辞………………………………………………………………………………42
附页………………………………………………………………………………43
引言
轴承是高精密的产品，可以说是工业之母，只有高品质的轴承，才能使机器正常的转动并充分发挥其性能，轴承在机械业界所负的使命如此重大，高精密全自动轴承装配机显得更加重要。
目前在我国的轴承生产企业中，多数的轴承装配还停留在手工作业阶段，整个工序都是人在起主导作用，无论是内外环的分选、保持器的压铆，还是润滑油脂的注入或密封板的压入都是手工操作的。
但是随着各行业用户的技术要求不断地提高，他们对轴承的清洁度、噪音、游隙、转矩、残磁值、抗锈蚀能力等要求越来越高。
因此，轴承装配过程的手工装配就显现出了极大的弱点。
所以，装配作业的机械化、自动化被重视起来。
研制出符合我国国情的轴承装配机成为一项重要课题。
在整个装配过程中，手工装配清洁度的问题难以解决，再次是由于人工作业，人为因素太多，所以轴承的质量很难让人满意。
目前，国外的轴承装配基本都是机械化作业，减少用人量，以降低成本。
滚动轴承的技术水平和质量直接影响到主机的工作性能和质量。
在轴承工业的发展中，制造技术的变革十分重要。
滚动轴承作为一种多工序、连续大批量生产的标准产品，其制造方式又有其特殊性。
从滚动轴承各零件加工设备、工
艺方面看当前国内轴承制造技术的现状及其发展趋势。
在当今社会，各生产企业间的竞争愈演愈烈。
为了使企业立于不败之地，提高产品质量，在扩大市场份额的同时，一直努力地追求着产品利润。
产品质量和成本一直是企业所要解决的核心问题。
在此过程中，装配是其中的重要一环。
在现代制造业中，装配工作时间占制造时间的40％～60％，装配工作量约占整个产品制造工作量的20％～70％，实际生产中广泛存在着各种复杂的装配任务。
装配生产自动线上，当前多采用传统机械构件控制的自动机，这类机器结构复杂，制造困难、机械效率低、柔性差，不适用于现代的多品种、小批量生产。
PLC控制技术在机械产品中的应用，使传统机械产生了巨大的变革并焕发出新的活力。
1总体方案的设计
1.1轴承的装配方法
1.1.1深沟球轴承简介
深沟球轴承是滚动轴承中最为普通的一种类型。
在实际生产中使用也最为广泛，能承受径向载荷、双向轴向载荷或他们组合成的合成负荷。
由于用途和工作条件不同，其结构变化较多，但基本结构都是由内环、外环、钢珠和保持器四个零件组成。
如图1.1所示：
图1.1深沟球轴承基本结构
（1）内环（又称内套或内圈）通常固定在轴颈上，内环与轴一起旋转。
内环外表面上有供钢球滚动的沟槽，称为内沟或内滚道。
（2）外环（又称外套或外圈）通常固定在轴承座或机器的壳体上，起支承滚动体的作用。
外环内表面上也有供钢球或滚子滚动的沟槽，称为内沟或内滚道。
（3）钢球每套轴承都配有一组或几组滚动体，装在内环和外环之间，起滚动各传递力的作用。
钢珠是承受负荷的零件，其大小和数量决定了深沟球轴承承受载荷的能力和高速运转的能力。
（4）保持器（又称保持架或隔离器）。
将轴承中的钢珠均匀地相互隔开，使每个滚动体在内环和外环之间正常地滚动。
此外，保持架具有引导钢珠运动，改善轴承内部润滑条件，以及防止钢珠脱落等作用。
除了上述四个零件外，各种不同结构的深沟球轴承还有与其相配的其他零件。
例如，防尘盖、密封板、挡圈及固定套等。
1.1.2轴承的表示方法
轴承根据用途和性质的不同分为多种形式如深沟球轴承、推力球轴承、圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承等等。
轴承代号由基本代号、前置代号和后置代号构成。
基本代号表示轴承的基本类型、结构和尺寸，是轴承代号的基础；
前置、后置代号是当轴承的结构形状、尺寸、公差、技术要求有改变时，在其基本代号左右添加的补充代号，轴承代号的排列规则如表1.1所示:
表1.1轴承代号排列规则
基本代号的代表意义，如6203轴承：
1.类型代号：
6，代表深沟球轴承。
2.尺寸系列代号：
轴承尺寸系列代号由轴承的宽（高）度系列代号和直径系列
代号组成。
宽（高）度系列代号在左，直径系列代号在右，两位数字组合成尺
寸系列代号。
通常0宽度系列代号可省略。
直径系列代号：
2，直径系列指对应同一轴承内径的外径尺寸系列，即指相同
内径的轴承有各种不同的外径。
3.内径代号：
内径是轴承的重要安装尺寸，在实际设计使用轴承时，必须考虑的就是轴承的内外径。
由于实际情况的需要，轴承的种类繁多。
所以，要设计一定的标准来表示轴承的内径。
内径代号的意义如表1.2所示：
表1.2
本设计以比较简单的无密封板的D级（5级公差）深沟球轴承6203为例，仅由内环、外环、钢珠和保持器组成。
查表得深沟球轴承6203的内外环尺寸如表1.3，表1.4所示
表1.3
外环尺寸表
外径
径向倒角
轴向倒角
内径
沟底经
沟曲率
宽度
钢珠数
型号
D
A
X
d1
d2
C
B
n
6203
40
0.80
1.10
33.20
35.954
7.572
12
7
表1.4
内环尺寸表
d
17
24.40
21.656
7.287
轴承材料选用GCr15，即高碳铬轴承钢。
高碳铬轴承钢采用先进的冶炼技术和工艺得到极高的纯洁度，经适当的热处理获得均匀分布的球状珠光体组织，切削性能良好，具有优良的淬透性和淬硬性，热处理后的显微组织和硬度比较均匀稳定，具有较高的接触疲劳强度和良好的耐磨性，经适当的热处理还可获得很好的尺寸稳定性，并具有一定的抗腐蚀性能，钢材价格也比较便宜。
到目前为止，高碳铬轴承钢仍是世界各国普遍用于制造轴承零件的理想材料，其相关性能如下所示：
1.1.3深沟球轴承的装配工艺过程
深沟球轴承的装配过程就是将已知加工好的轴承零件，按照轴承成品的技术要求装配成套，以达到使用要求的生产过程。
由于轴承零件的加工进度不同，先加工好的轴承零件先涂油防锈入库，待全部轴承零件加工结束后，再将零件送入装配车间进行装配。
对于深沟球轴承来说，由于其结构的特殊性和装配技术要求（如径向游隙）的严格性，虽然其产量高，批量大，但目前绝大多数厂家的装配车间仍处于半手工、半机械操作，以6203轴承为例，其装配工艺过程如下：
1.退磁清洗（残磁小于0.6mT，手感、目观无污物，严防磕碰伤）；
2.外观检测（无粗磨纹、车削纹、磨伤、黑斑、锈蚀等；
打字清晰）；
3.检查内外径尺寸：
——轴承外径基本尺寸；
——轴承内径基本尺寸；
——轴承单一平面平均外径尺寸；
——轴承单一平面平均内径尺寸；
——轴承外环外径圆度误差；
——轴承内环内径圆度误差；
——轴承外环平均外径圆柱度误差；
——轴承内环平均内径圆柱度误差；
4.沟道分选（以档进行分选，分选外圈时应将测脚收回）；
5.配套（根据径向游隙偏差进行配套，径向游隙偏差值取中间值）；
6.填球（根据合套仪显示的数值装配钢球，球径为∅7.14375mm，球数为7）；
7.清洗（严防磕碰伤）
8.分球装架（保持架必须先在超声波清晰机中清洗，然后二次漂洗干净后，才
能安装）；
9.铆合（铆合后，铆钉头应垂直、饱满，不允许出现“双眼皮”等现象，保持架不得碰套、夹球，轴承转动应轻快灵活无阻滞现象）；
10.成品清洗（残磁小于0.6mT，手感、目观无污物，严防磕碰伤）；
11.抽检；
12.检查灵活性及外观（轴承转动应灵活、轻快、平稳，无急停、阻滞现象，
打印标志清晰，表面无锈蚀；
不得缺球，缺钉，铆球头应圆滑、饱满）；
13.清洗（成品清洗，防止磕碰伤）；
14.测振（加速度振动值不超过42，无异音）；
15.注脂压盖（密封圈清洗干净后，才能注脂压双面密封圈匀脂）；
16.测振；
17.防锈（用油雾喷涂防锈）；
18.包装（用塑料筒包装，每筒10套）；
19.装箱；
20.成品入库（经仓库人员核对装箱型号、数量后、封箱入库）。
1.1.4装配前轴承内、外圈的等级划分
由GB/T307.1，精度要求较高的轴承如D级轴承（5级公差）
表1.55级内圈（公差值单位：
微米）
直径
系列
全部
正常
修正
2
超过
到
上偏差
下偏差
下
偏
差
10
18
-5
4
3
-120
-250
5
表1.65级外环（公差值单位：
30
50
-7
8
其中，——轴承的内环端面对滚道的跳动，mm
——轴承的内环端面对内孔的跳动，mm
——内环内圈的径向跳动，mm
——内环的宽度偏差，mm
——内环宽度的变动量，mm
——轴承的外环端面对滚道的跳动，mm
——外端面母线对基准端面倾斜的变动量，mm
——外环外圈的径向跳动，mm
——外环的宽度偏差，mm
——外环宽度的变动量，mm
轴承的装配是保证轴承精密度的重要环节，合理的装配方法可以降低轴承因装配对轴承内外环真圆度的影响，降低对内外沟表面和对内外环表面造成的伤害，尤其对于对音响要求比较高的轴承可以防止出现过大的噪音而造成的不良。
装配深沟球轴承的顺序为：
内外环组合——入钢珠——入保持器A片（带有铆钉）——入保持器B片（带有铆接孔）——组合保持器——铆接——铆接检测。
流程图如图1.2所示：
图1.2轴承安装流程图
深沟球轴承的装配必须满足：
1.钢珠数量符合设计要求。
2.钢珠必须等分。
3.保持器必须是只有一个组合，即一个A片一个B片的组合，不能出现入如一个A片多个B片的情况。
4.铆接密合度、囊袋间隙（钢珠在囊袋内的轴向最大活动量）、造头高（铆接冲压后形成的凸起的高度）、造头径（铆接冲压后形成的凸起的高度）要符合要求。
如表1.25.不能出现落铆现象等。
表1.7
检测项目
造头高
造头径
囊袋间隙
铆接密合度
标准
＞0.8mm
＞1.62mm
0.009—0.012mm
锡箔纸检测
1.2深沟球轴承装配机的总体设计
1.2.1深沟球轴承装配机的设计思路
根据深沟球轴承的生产流程，深沟球轴承装配的前一步工序是内外环的选配。
由于内外环都存在制造公差，所以为了达到足够的精密度，使轴承具有合理的径向游隙（所谓滚动轴承的游隙，是将一个套圈固定，另一个沿径向的最大活动量），所以要根据内外环的制造公差进行选配。
深沟球轴承装配机的就是要对选配好的内外环进行装配。
第一步时要入钢珠，对于6203钢珠为7个，即把全部的钢珠注入到内外环之间。
利用传感器进行控制以便保证钢珠数；
下一步就要把钢珠等分开来，同时检测每个等分位置上是否有钢珠；
接下来是入保持器A片，根据上一步等分钢珠的位置使保持器准确的落到钢珠上，并保证保持器的每个囊袋的位置正好有一颗钢珠；
入保持器B片同样要使每个囊袋有一个钢珠；
保持器的组合要使保持器A片的铆钉准确的组合到保持器B片中的铆钉孔中，并施加一定的压力，使保持器A、B片组合到一起，不至于很容易的脱落；
铆接是在组合好的铆接状态下利用冲压模具对铆钉进行冲压，以达到要求的造头高、造头径以及保持器之间的铆接密合度。
由于要保证传送过程中保持器A片和保持器B片不至于很容易的脱落，所以要使保持器A片在上方，保持器B片在下方。
要检测铆接状态就要进行翻转，通过翻转机构翻转以后，利用铆接检测装置进行检测。
检测的主要内容为造头的高度以及铆接的是否有落铆现象（由于保持器制造原因或者铆接时的故障导致的铆钉脱离保持器）。
合格的产品进入下一流程。
设计中由于涉及很多方面的运动，为了更好的进行控制，需要大量的应用液压气压装置。
轴承装配的各工作站之间的传送，利用搬运抓手。
搬运装置利用传动凸轮进行横向和纵向运动的控制，能协调一致的完成轴承的传送。
1.2.2全自动深沟球轴承装配机结构设计整体装配图
图1.3全自动深沟球轴承装配机整体装配图
2装配机构及检测装置的结构设计
2.1入钢珠机构的设计
入钢珠是指把规定数量的钢珠注入内外环之间，并使钢珠能完整的在内外环的沟径中运动。
钢珠容器在入钢珠装置的后面，通过弹簧管道连接入钢珠机构的钢珠入口。
入钢珠装置整体图如图2.1所示。
入钢珠首先要保证钢珠的数量，在盛有钢珠的容器下面装有传感器，能准确的计算控制通过钢珠轨道的钢珠数量。
轴承夹
钢珠托片
图2.2入钢珠轨道
钢珠轨道口
钢珠压头
钢珠注入口
图2.1入钢珠机构图2.3入钢珠轨道
由于普通间隙6203轴承的径向游隙也很小，只有0.009mm—0.019mm所以钢珠要装配到内外环之间就要使钢珠的中心水平面和内外环沟径的最深处的水平位置在同一平面上，所以装配必须在如图2.2中所示的一个钢珠托片上进行。
同时入钢珠完成以后必须对最后一个钢珠施以压力才能使其顺利进入轨道，如图2.3所示的钢珠压头利用气压缸提供动力，实现对钢珠施加压力。
由于传送轴承的轨道是平的，所以要使治具接触到钢珠，下面必须有一个对治具的升降装置。
传送轨道上要有一个对外环的夹紧装置。
如图2.2所示，设计了轨道轴承夹。
如图2.3所示为入钢珠的钢珠轨道头，当传感器感应到配套的内外环的存在，顶部气压缸控制入钢珠轨道头沿着轨道下移直到接触到轴承内外环。
接着，7颗钢珠沿着轨道注入到内外环之间。
然后由中间气压缸对最后一颗钢珠施加压力，同时侧面气压缸也施加力，共同实现把全部钢珠注入到内外环之间的工作。
2.2分钢珠机构设计
分钢珠环节是指把钢珠平均分配到固定的位置，并在每个位置上分别检测是否有钢珠，以保证上一环节入钢珠的数量。
分钢珠装置与检测装置如图2.4和图2.5所示：
图2.5分钢珠拨叉
导向杆
图2.5分钢珠拨叉
图2.4分钢珠装置图2.6分钢珠测头
分割拨叉之间相隔的角度相同，但是长短各不相同，每两个相邻的钢珠拨叉长度差大于钢珠的直径。
向下运动时能使钢珠准确的分配到各自的位置，并保持相同的距离。
由于轴承的径向游隙比较小，只有0.009mm—0.019mm，所以钢珠在轨道内的活动有一定的摩擦阻力，分割拔插分配好的钢珠能停留在固定的位置。
便于下一环节的入保持器。
为此，必须保证分钢珠的拨叉不能旋转，所以设计了如图2.4所示的方形的导向机构。
为保证分割钢珠时轴承不能在轨道中移动仍然要在轨道下方安装一个可以上下运动的拨块，使轴承在分割时固定，在分割完成时可以沿着轨道运动，由一个安装在机械底座上的气压缸提供动力。
同时，在分钢珠时每两个拨叉之间的底部都有检测装置，当分割头向下运动时，分割到每个位置的钢珠会接触到检测测头，从而由应变片感应到钢珠的存在；
如果拨叉之间没有钢珠，测头连接的感应片会自动报警，以此实现钢珠的检测，防止不良品的流出。
分钢珠测头如图2.6所示。
在分钢珠位置的轨道上也需要对轴承的夹紧装置同分钢珠时的夹紧装置。
分钢珠分割拨叉的锁紧机构如图2.8所示，利用锥型结构进行自动锁紧。
拨叉安装头
锁紧外套
锥形锁紧套
图2.7分钢珠拨叉图2.8分钢珠锁紧机构
分割拨叉孔
图2.9分钢珠轨道
2.3入保持器结构的设计
入保持器是指把保持器A片（带有铆钉）和保持器B片（带有铆钉孔）安装到内外环之间，并保证保持器的囊袋正好落入钢珠的位置，铆钉和铆钉孔对正。
所以，入保持器分为入保持器A片和入保持器B片。
保持器A、B片如图2.10和图2.12所示：
A片B片
图2.10保持器A、B片
2.3.1入保持器A片
A片挂杆
分保持
器装置
图2.11入保持器A片装置
为提高效率保持器都用心轴串联起来，保持器A片的
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