滾針軸承自動裝配機的設(shè)計,軸承,自動,裝配,設(shè)計 吉 林 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 學(xué) 士 學(xué) 位 論 文 論文題目： 滾針軸承自動裝配機的設(shè)計與研究 學(xué)生姓名： 專業(yè)年級： 級機械設(shè)計制造及其自動化 指導(dǎo)教師： 職稱 年 月 日 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）紙 滾針軸承自動裝配機 [摘要] 隨著現(xiàn)代科技的迅速發(fā)展，裝配自動化正在逐步發(fā)展成為當今世界裝配的發(fā)展主流，逐步取代人工的手工裝配。它已成為衡量一個國家機械發(fā)展水平的主要標志之一。自動裝配技術(shù)的重要性還在于促進產(chǎn)品制造系統(tǒng)的整體優(yōu)化，生產(chǎn)率得以全面提高，用少量調(diào)整工人服務(wù)于一定數(shù)量的自動裝配設(shè)備，在一定程度上提高均衡生產(chǎn)水平。自動裝配不會因為工人疲勞，疏忽，情緒，技術(shù)不熟練等因素影響而造成產(chǎn)品質(zhì)量缺陷或不穩(wěn)定。時間表明，當達到一定批量的與手工裝配保持同一水平的自動化裝配將會使成本下降。同時，在許多情況下，裝配自動化所占用的生產(chǎn)面積比手工裝配完成同樣生產(chǎn)任務(wù)的工作面積要小的多。 本次設(shè)計是滾針軸承自動裝針機，首先把軸承碗選料排序，然后把滾針選料排序，二者在自動裝配機上實現(xiàn)自動裝配，從而得到滾針軸承。在這個過程中解決了與此相關(guān)的一些問題。 [關(guān)鍵詞] 滾針軸承 自動裝配 設(shè)計 Automatic Assembler Design of Universal Joint Bearing [Abstract]With the rapid development of modern science and technology, assembly automation is gradually developed into the mainstream of development in the world and gradually replace the manual assembly .It has become one of the main signs to measure the level of development of a national machinery. The importance of Automatic assembly technology is to promote products manufacturing system overall optimization .productivity can be overall improved. Minor adjustment workers are used for a certain number of automatic assembly equipment, in certain extent, It improves the balance in the level of production. Automatic assembly can not affect product quality resulting from errors or instability because of the factors of worker’s fatigue, neglect, emotional, unskilled. It has shown that when a certain amount of automated assembly will decline costs than manual assembly. At the same time, in many cases, the production assembly automation occupies a smaller area than manual assembly in completing the same task. In this paper, I had an automatic assembler design of universal joint bearing .In the first bearings bowl are classified, and then Roll needle are classified. The both achieve automatic assembly in the automatic assembler, and thus getting universal joint bearing. Some related problems are solved in the process . [Keywords] universal joint bearing automatic Assemble design 共 2 頁 第 2 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）紙 目 錄 前言…………………………………………………………………………3 第1章 緒論…………………………………………………………………………4 1.1自動裝配與柔性裝配技術(shù)的發(fā)展概況……………………………………4 1.1.1裝配自動化在現(xiàn)代制造業(yè)中的重要性……………………………4 1.1.2實現(xiàn)裝配自動化的途徑…………………………………………5 1.2自動裝配結(jié)構(gòu)工藝性的意義…………………………………………7 1.2.1便于自動裝料……………………………………………………7 1.2.2利于零件自動傳遞………………………………………………8 1.2.3利于自動裝配作業(yè)………………………………………………8 1.3自動裝配工藝設(shè)計的一般要求…………………………………………9 1.3.1自動裝配工藝的節(jié)拍……………………………………………9 1.3.2避免或減少裝配基礎(chǔ)件的位置變動……………………………9 1.3.3合理選擇裝配基面………………………………………………10 1.3.4對裝配表面進行分類……………………………………………10 1.3.5裝配零件的自動定向……………………………………………10 1.3.6裝配自動化程度的確定…………………………………………10 1.3.7提高裝配自動化水平的技術(shù)措施………………………………11 1.4選擇裝配對象及自動化裝配過程的準備……………………………12 1.4.1確定裝配自動化的必要條件……………………………………12 1.4.2裝配單元作為裝配對象…………………………………………13 1.4.3實現(xiàn)裝配自動化的目的…………………………………………13 1.4.4實現(xiàn)自動化裝配要解決的基本問題……………………………14 1.5機械制造裝備的設(shè)計方法………………………………………………14 1.5.1產(chǎn)品的劃分階段…………………………………………………14 1.5.2方案設(shè)計階段……………………………………………………15 1.5.3技術(shù)設(shè)計階段……………………………………………………16 第2章 設(shè)計的主要參數(shù)及基本思想………………………………………18 2.1課題要求…………………………………………………………………18 2.2基本思想………………………………………………………………18 第3章 裝針機的總體設(shè)計…………………………………………………19 3.1確定傳動方案……………………………………………………………19 3.2選擇電動機的類型與結(jié)構(gòu)……………………………………………20 3.3選擇電動機的功率（容量）………………………………………………20 3.4 軸的設(shè)計 …………………………………………………………… 21 第4章 機構(gòu)設(shè)計……………………………………………………………31 4.1軸承碗下料機構(gòu)設(shè)計方案選擇…………………………………………31 4.2針排序機構(gòu)設(shè)計方案選擇………………………………………………34 4.3裝針機構(gòu)設(shè)計方案選擇…………………………………………………36 4.4 機構(gòu)分析…………………………………………………………………37 4.4.1軸承碗的排序機構(gòu) …………………………………………………… 37 4.4.2針的排序機構(gòu)………………………………………………………….38 4.4.3 自動裝針機構(gòu)………………………………………………………… 38 結(jié)論…………………………………………………………………………40 致謝…………………………………………………………………………41 參考文獻…………………………………………………………………………42 前 言 隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，現(xiàn)代制造技術(shù)的不斷發(fā)展，為社會生產(chǎn)力帶來了巨大飛躍。自80年代柔性制造系統(tǒng)（復(fù)名數(shù)）進入實用階段以來，目前世界上大約有1500條CIMS，F(xiàn)MS及更多的FMC在運行，它使機械加工的面貌發(fā)生了質(zhì)的變化。零件制造，金屬成型，切削加工等日益綜合化，并隨著柔性制造技術(shù)，計算機輔助技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，當今世界機械制造業(yè)將進入全面自動化時代。 早在1956年，日本在《經(jīng)濟白皮書》中提出的對策是“通過大規(guī)模的設(shè)備投資來提高生產(chǎn)率，加強國際競爭能力”，這與美國當時實行的“風險投資”政策是一致的。實踐證明，風險投資是促進高新技術(shù)和新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的有效途徑，帶來的是整個產(chǎn)業(yè)體系，質(zhì)量水平的提高和經(jīng)濟效益的大幅度增長。 1993年，德國FraunHofer制造工程和自動化研究所H.J.WARNECKE在“來自工業(yè)界100個FMS項目的信息”中強調(diào)指出：“今天對人的投資決定明天的回報”。人是決定性因素，無論是設(shè)計人員還是現(xiàn)場技術(shù)人員的能力和水平都是實施先進制造技術(shù)是否有效的前提。80年代末，由美國國防工業(yè)系統(tǒng)提出的一種新興的制造概念和生產(chǎn)哲理---并行工程，其思想就是在產(chǎn)品設(shè)計階段就集中研制產(chǎn)品各環(huán)節(jié)的有關(guān)人員對產(chǎn)品的性能和進程的設(shè)計同時做出評估，即使改進設(shè)計，得到共同滿意的結(jié)果，并對下游各技術(shù)環(huán)節(jié)同時做出準備和操作，達到各項技術(shù)設(shè)計和制造一次成功。這樣既保證了設(shè)計和制造質(zhì)量，又大大縮短了產(chǎn)品研制和開發(fā)周期，成為當前國內(nèi)外制造界和技術(shù)界研究和實施的熱門話題。 我畢業(yè)設(shè)計的題目是“滾針軸承自動裝配機”，主要是利用機器完成自動裝配。由機器自動完成裝配內(nèi)容，減少人工操作部分。從而獲得更穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量。滾針軸承的自動裝配主要是軸承碗，針的選料排序。合理的選擇兩者有利于裝配過程的順利進行，自動裝配機通過一個電動機，利用皮帶傳動使得轉(zhuǎn)速在各級之間遞減，達到一個節(jié)拍，從而使得針和軸承碗能同時到達安裝位置完成安裝。 由于時間倉促和知識水平有限，論文中的錯誤和不足在所難免，請各位老師給予批評指正。 第1章 緒論 1.1自動裝配與柔性裝配技術(shù)的發(fā)展概況[11] 1.1.1 裝配自動化在現(xiàn)代制造業(yè)中的重要性 現(xiàn)代制造技術(shù)的不斷發(fā)展，為社會生產(chǎn)力帶來了巨大飛躍。自80年代柔性制造系統(tǒng)（復(fù)名數(shù)）進入實用階段以來，目前世界上大約有1500條CIMS，F(xiàn)MS及更多的FMC在運行，它使機械加工的面貌發(fā)生了質(zhì)的變化。零件制造，金屬成型，切削加工等日益綜合化，并隨著柔性制造技術(shù)，計算機輔助技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，當今世界機械制造業(yè)將進入全盤自動化時代。 然而，由于加工技術(shù)超前于裝配技術(shù)許多年，兩者已經(jīng)形成了明顯的反差，裝配工藝已經(jīng)成為現(xiàn)代化生產(chǎn)的薄弱環(huán)節(jié)，現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展使傳統(tǒng)的手工裝配工藝面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。裝配自動化（assembly automation）在于提高生產(chǎn)效率，降低成本，保證產(chǎn)品質(zhì)量，特別是減輕或取代特殊條件下的人工裝配活動。實現(xiàn)裝配自動化是生產(chǎn)過程自動化或工廠自動化（FA）的重要標志，也是系統(tǒng)工程學(xué)在機械制造領(lǐng)域里實施的重要內(nèi)容。 由于裝配大多數(shù)是人工操作的勞動密集型過程，生產(chǎn)率在很大程度上取決于裝配過程對人的依賴性，它是人工執(zhí)行某一具體操作所花費時間的函數(shù)，其勞動量在產(chǎn)品制造總勞動量中占有相當高的比例。同時，隨著獻技制造技術(shù)的應(yīng)用，制造零件勞動量的下降速度比裝配勞動量下降速度快得多，如果沒有新的舉措，該比值還會提高，即使是發(fā)達國家某些部門從事裝配的工人人數(shù)也要占工人總數(shù)的50%~60%。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計分析，一些典型產(chǎn)品的裝配時間占總生產(chǎn)時間的53%左右，如果所有的裝配都是人工控制的，則生產(chǎn)率指數(shù)可能降低到40%左右，而隨著裝配自動化水平的提高，生產(chǎn)效率可上升到85%~97%。但目前產(chǎn)品裝配的平均自動化水平僅占10%~15%，因而裝配對產(chǎn)品的原始成本影響重大，已經(jīng)成為昂貴的生產(chǎn)過程。所以，裝配自動化是制造工業(yè)中需要解決的關(guān)鍵技術(shù)。 裝配是一項復(fù)雜的生產(chǎn)過程，人工操作在裝配中作為一個生產(chǎn)元素的出現(xiàn)，已經(jīng)不能與當前的社會經(jīng)濟條件相適應(yīng)。因為人為既不能保證工作的一致性和穩(wěn)定性，有不具備判斷準確，靈巧，并賦以較大作用力的這些特性。另外，從市場經(jīng)濟的現(xiàn)實出發(fā)，人工操作與產(chǎn)品功能可靠，質(zhì)量一致性好，價格合理的要求也極不相適應(yīng)。 自動裝配技術(shù)與柔性裝配技術(shù)是研究取代依賴人工技巧和判斷力進行各種復(fù)雜操作的系統(tǒng)工程，是應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)理論實現(xiàn)裝配過程自動化的應(yīng)用科學(xué)。特別是對于適應(yīng)中小批量生產(chǎn)，高質(zhì)量，高效率，高柔性的智能裝配系統(tǒng)的研究與開發(fā)，對適應(yīng)自動裝配的新產(chǎn)品設(shè)計途徑，對未來工業(yè)發(fā)展有著特殊的重要意義。 自動裝配水平的高低，已經(jīng)成為衡量一個國家科技水平的重要標志之一。目前，一些發(fā)達國家及早地將注意力轉(zhuǎn)向自動裝配技術(shù)，并取得了卓越的成果，一些產(chǎn)品，部件的裝配過程逐漸擺脫了人工操作，柔性裝配系統(tǒng)（FAS）已經(jīng)成為CIMS的一個重要環(huán)節(jié)。我國對自動裝配技術(shù)的研究起步較晚，近年來有一定的發(fā)展，陸續(xù)自行設(shè)計，建立和引進了一些半自動，自動裝配線及裝配工序半自動裝置。但國內(nèi)設(shè)計的半自動和自動裝配線的自動化精度不高，裝配速度和生產(chǎn)效率亦較低，所以自動裝配技術(shù)在我國有很大的開發(fā)和應(yīng)用潛力，裝配自動化將成為生產(chǎn)過程全盤自動化的下一個戰(zhàn)略目標。 自動裝配技術(shù)的重要性還在于促進產(chǎn)品制造系統(tǒng)的整體優(yōu)化，生產(chǎn)率得以全面提高，用少量工人服務(wù)于一定數(shù)量的自動裝配設(shè)備，在一定程度上提高均衡生產(chǎn)水平。自動裝配不會因為工人疲勞，疏忽，情緒，技術(shù)不熟練等因素影響而造成產(chǎn)品質(zhì)量缺陷或不穩(wěn)定。實踐表明，當達到一定批量的自動化裝配將會使成本下降。同時，在許多情況下，裝配自動化所占用的生產(chǎn)面積比手工裝配完成同樣生產(chǎn)任務(wù)的工作面積要小的多。 裝配工藝自動化可改善裝配環(huán)境，保障生產(chǎn)安全。在電子工業(yè)，宇航工業(yè)，化學(xué)工業(yè)，兵器工業(yè)，核工業(yè)，海洋開發(fā)等行業(yè)中，有些裝配操作需要潔凈空氣，惰性氣體，真空等等特殊環(huán)境；有些作業(yè)人類難以接近，有些作業(yè)有易燃，易爆的危險。因此，從工人勞動保護方面考慮，發(fā)展自動化裝配尤為重要，也是滿足社會，市場及技術(shù)發(fā)展過程中產(chǎn)品不斷更新的需要。 1.1.2 實現(xiàn)裝配自動化的途徑 （1）借鑒先進技術(shù)加大開發(fā)力度 研究和開發(fā)自動裝配技術(shù)與柔性裝配技術(shù)，大幅度提高裝配質(zhì)量和裝配效率，是制造業(yè)的一項重要任務(wù)。首先，在產(chǎn)品設(shè)計階段充分考慮裝配自動化問題是非常重要的，因為自動裝配系統(tǒng)的最大柔性主要來自被制造零件族的合理設(shè)計。工業(yè)發(fā)達國家已經(jīng)廣泛推行便于裝配的設(shè)計準則（design for assembly）,其主要包含兩個方面重要內(nèi)容：一是盡量減少產(chǎn)品中的單個零件的數(shù)量；二是改善產(chǎn)品零件的結(jié)構(gòu)工藝性?；谠摐蕜t的計算機輔助產(chǎn)品設(shè)計軟件也已開發(fā)成功。目前，這些國家便于裝配的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)在設(shè)計人員頭腦中所占的地位已不亞于便于數(shù)控加工的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。實踐證明，提高裝配效率，降低裝配成本，實現(xiàn)裝配自動化方面所做的最大工作量首先應(yīng)是改進產(chǎn)品設(shè)計，所需要解決的基本理論分析和實驗研究的問題有： 1）研究自動裝配產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的工藝性； 2）研究并設(shè)計自動裝配的工藝過程； 3）設(shè)計制造自動裝配設(shè)備或裝配機器人； 此外，還應(yīng)對合理配合間隙或過盈量的確定及控制方法，裝配生產(chǎn)的組織與管理等進行研究，開發(fā)新的裝配工藝和技術(shù)。 從國外自動裝配技術(shù)的發(fā)展過程來看，首先是在大批量生產(chǎn)的企業(yè)里，從小型簡單的裝配機械化開始，逐漸發(fā)展到能實現(xiàn)自動裝配的裝配機和連續(xù)自動裝配的裝配線，后來發(fā)展到對大型產(chǎn)品的自動裝配，最早階段研制的裝配系統(tǒng)都具有一定的專用性。 柔性裝配是自動裝配技術(shù)發(fā)展方向，采用柔性裝配不僅可以提高生產(chǎn)率，降低成本，保證產(chǎn)品質(zhì)量一致性，更重要的是能提高適應(yīng)多品種小批量的產(chǎn)品應(yīng)變能力。FAS的選用率，復(fù)雜程度和它的發(fā)展是隨時間而變化的，在一定歷史階段的發(fā)展水平受財力和技術(shù)水平的限制。當前，對我們較突出的問題是該技術(shù)的設(shè)備投資比較高，并缺乏這方面的技術(shù)人才。 （2）盡快實現(xiàn)自動裝配設(shè)備與FAS的國產(chǎn)化 我國已經(jīng)建立了裝配機器人研究中心，并取得了很大的進展。我們應(yīng)該根據(jù)我過國情加大開發(fā)自動裝配技術(shù)的力度，在引進外來技術(shù)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)自動裝配設(shè)備的國產(chǎn)化，逐步形成系列型譜并使其模塊化，通用化。同時，要組成一只專業(yè)科技隊伍，專門從事自動裝配技術(shù)的開發(fā)研制，用高技術(shù)起點的自動化設(shè)備來裝備企業(yè)，以改變裝配技術(shù)落后的局面。 早在1956年，日本在《經(jīng)濟白皮書》中提出的對策是“通過大規(guī)模的設(shè)備投資來提高生產(chǎn)率，加強國際競爭能力”，這與美國當時實行的“風險投資”政策是一致的。實踐證明，風險投資是促進高新技術(shù)和新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的有效途徑，帶來的是整個產(chǎn)業(yè)體系，質(zhì)量水平的提高和經(jīng)濟效益的大幅度增長。 1993年，德國FraunHofer制造工程和自動化研究所H。J。WARNECKE在“來自工業(yè)界100個FMS項目的信息”中強調(diào)指出：“今天對人的投資決定明天的回報”。人是決定性因素，無論是設(shè)計人員還是現(xiàn)場技術(shù)人員的能力和水平都是實施先進制造技術(shù)是否有效的前提。80年代末，由美國國防工業(yè)系統(tǒng)提出的一種新興的 制造概念和生產(chǎn)哲理---并行工程，其思想就是在產(chǎn)品設(shè)計階段就集中研制產(chǎn)品各環(huán)節(jié)的有關(guān)人員對產(chǎn)品的性能和進程的設(shè)計同時做出評估，即使改進設(shè)計，得到共同滿意的結(jié)果，并對下游各技術(shù)環(huán)節(jié)同時做出準備和操作，達到各項技術(shù)設(shè)計和制造一次成功。這樣既保證了設(shè)計和制造質(zhì)量，又大大縮短了產(chǎn)品研制和開發(fā)周期，成為當前國內(nèi)外制造界和技術(shù)界研究和實施的熱門話題。 有些產(chǎn)品不適應(yīng)自動裝配的原因，并不在于自動裝配技術(shù)本身，而是由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的不合理。對于自動裝配，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性具有特殊意義。因為在許多情況下，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性不僅決定了自動裝配的有效程度，而且也決定了自動裝配的可行性和經(jīng)濟上的合理性。在不影響使用性能和制造成本的前提下，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的合理改進，往往可以極大地降低自動裝配的難度和成本。今后，我們在新產(chǎn)品的研制開發(fā)中，也必須貫徹執(zhí)行裝配自動化的設(shè)計準則。不斷提高便于自動裝配的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)在設(shè)計人員頭腦中的地位，把產(chǎn)品設(shè)計和自動裝配的理論與實踐協(xié)調(diào)一致作為新產(chǎn)品的設(shè)計方法。否則，在不同的范圍和時間內(nèi)很容易導(dǎo)致失敗。即使采用各種裝配機器人和先進的控制設(shè)備，也不能補償裝配過程的低效率。 自動裝配過程必須保證系統(tǒng)的可靠性，導(dǎo)致不成功的另一個原因往往取決于組成FAS的各種元件和子系統(tǒng)的有限壽命，因而，研制階段必須進行充分的工藝試驗，對易停工的部位設(shè)置多余度系統(tǒng)，使裝配過程自動化形式和范圍更趨合理。 在當前生產(chǎn)技術(shù)水平下，還應(yīng)根據(jù)我國國情注意研究和開發(fā)自動化程度不一的各種裝配方法，如對某些產(chǎn)品，研究利用機器人，剛性的自動化裝配設(shè)備與人工結(jié)合等裝配方法，而不能盲目追求全盤自動化，這樣有利于提供最佳經(jīng)濟效果。裝配機器人是未來柔性自動化裝配的重要工具，將成為世界上繼汽車，計算機之后的第三大產(chǎn)業(yè)，因此，集中優(yōu)勢跟蹤這方面高技術(shù)的發(fā)展非常必要。大力發(fā)展廉價的裝配機器人，是今后相當長的一個時期內(nèi)發(fā)展我國機器人的基本國策。 1.2自動裝配結(jié)構(gòu)工藝性的意義[1] 任何產(chǎn)品的研制都是從該產(chǎn)品的功能為特點入手的，而每種產(chǎn)品的設(shè)計與裝配工藝都有特殊的內(nèi)在聯(lián)系。所以必須把自動裝配工藝要求作為產(chǎn)品設(shè)計的重要指標，從裝配工藝反向要求設(shè)計產(chǎn)品，這是產(chǎn)品獲得成功的訣竅。在自動裝配條件下，零件的結(jié)構(gòu)工藝性應(yīng)從以下三個方面考慮。 1.2.1 便于自動裝料 自動裝料包括零件的上料，定向，輸送，分離等過程的自動化。為使零件有利于自動供料，產(chǎn)品的零件結(jié)構(gòu)應(yīng)符合以下各項要求： （1）零件的幾何形狀力求對稱，便于定向處理； （2）如果零件由于產(chǎn)品本身結(jié)構(gòu)要求不能對稱，則應(yīng)使其不對稱程度按其物理和幾何特征合理擴大，以便于自動定向。如重量，外形，尺寸等的不對稱性； （3）使零件的一端做成圓弧面，易于導(dǎo)向； （4）某些零件自動供料時，必須防止鑲嵌在一起。如有通槽的零件，宜將槽的位置錯開；具有相同內(nèi)外錐度表面時，應(yīng)使內(nèi)外錐度不等，防止套入卡住； （5）裝配零件的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)便于在輸料槽中輸送。 1.2.2 利于零件自動傳遞 裝配基礎(chǔ)件和輔助裝配基礎(chǔ)件的自動傳送，是指裝配工位之間的傳送。其具體要求如下： （1）為使易于實現(xiàn)自動傳送，零件除具有裝配基準面以外，還需要考慮裝夾基準面，供傳送裝置的裝夾或支承； （2）零部件的結(jié)構(gòu)應(yīng)帶有加工的面和孔，加工傳送中定位； （3）零件外形應(yīng)簡單，規(guī)則，尺寸小，重量輕。 1.2.3 利于自動裝配作業(yè) （1）零件的尺寸公差及表面及格特征應(yīng)保證按完全互換的方法進行裝配； （2）零件數(shù)量盡可能少，用現(xiàn)代制造技術(shù)，可加工更復(fù)雜的零件，從而可減少裝配件數(shù)量。同時應(yīng)減少緊固件的數(shù)量。 （3）盡量采用適應(yīng)自動裝配條件的聯(lián)接方式，如減少螺紋聯(lián)接用粘接，過盈聯(lián)接，焊接等聯(lián)接方式代替； （4）零件上盡可能采用定位凸緣，以減少自動裝配中的測量工作，如將過盈配合的光軸用階梯軸代替等； （5）基礎(chǔ)件設(shè)計應(yīng)留有適應(yīng)自動裝配的操作位置，必須留有足夠的自由空間； （6）零件的材料若為易碎材料，宜用塑料代替； （7）零件裝配表面增加輔助面，使其容易定位； （8）最大限度地采用標準件不僅可以減少機械加工，而且可以加大裝配工藝的重復(fù)性； （9）避免使用易纏住或易套在一起的零件結(jié)構(gòu)，不得已時，應(yīng)設(shè)計可靠的定向隔離裝置； （10）產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)應(yīng)能以最簡單的運動把零件安裝到基準零件上去，最合理的結(jié)構(gòu)是能使零件按同一個方向安裝到基礎(chǔ)件上去，因而在裝配時沒有必要改變基礎(chǔ)件的方向，裝配方向宜采用垂線方向，盡量減少橫向裝配； （11）如果裝配時配合的表面不能成功地用作基準，則在這些表面的相對位置必須給出公差，且在此公差條件下基準誤差對配合表面的位置影響最小。 綜上所述，裝配自動化包括零件自動供料，自動傳送和自動裝配三個方面內(nèi)容，三者是緊密聯(lián)系的。為獲得較好的技術(shù)經(jīng)濟效果，首先要確定合理的目標，經(jīng)濟上可行，技術(shù)上先進。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)工藝性，合理地確定供料，傳遞和裝配作業(yè)的自動化程度。 1.3自動裝配工藝設(shè)計的一般要求[3] 自動裝配工藝要比人工裝配工藝設(shè)計復(fù)雜得多，例如，幾何形狀復(fù)雜的裝配件的定向問題，憑借人工操作很容易解決，可是在自動裝配中可能成為難以解決的問題。又如，按照已裝入件的配合間隙，通過手工測量，修配或選擇響應(yīng)厚度的墊片裝入，即能符合裝配要求，這是傳統(tǒng)的人工裝配工藝的方法。在自動裝配中，就需要配備自動檢測裝置和儲料器，根據(jù)自動檢測結(jié)果，驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)，從儲存不同厚度的各種墊片中取出厚度合適的墊片再進行自動裝入。由以上列舉的情況可知，自動裝配的工藝設(shè)計要比人工裝配的工藝設(shè)計復(fù)雜得多。為使自動裝配工藝設(shè)計先進可靠，經(jīng)濟合理，在設(shè)計中應(yīng)注意如下幾個問題。 1.3.1 自動裝配工藝的節(jié)拍 自動裝配設(shè)備中，多公位剛性傳動系統(tǒng)多采用同步方式，故有多個裝配工位同時進行裝配作業(yè)。為使各工位工作協(xié)調(diào)，并提高裝配工位和生產(chǎn)場地的效率，必然要求各工位同時開始和同時結(jié)束。因此，要求裝配工作節(jié)拍同步。 對裝配工作周期較長的工序，可分散幾個裝配工位，這樣可以平衡各個裝配工位上的工作時間，使各個裝配工位的工作節(jié)拍相等，而對非同步裝配系統(tǒng)則無嚴格要求。 1.3.2 避免或減少裝配基礎(chǔ)件的位置變動 自動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)件需要在傳送裝置上自動傳送，并要求在每個裝配工位上準確定位。因此，應(yīng)盡量減少裝配基礎(chǔ)件在自動裝配過程中的位置變動，如翻身，轉(zhuǎn)位，升降等動作盡量最少，以避免重新定位。由此要求合理設(shè)計自動裝配工藝，減少裝配基礎(chǔ)件的位置變動。 1.3.3 合理選擇裝配基準面 合理選擇裝配基準面，才能保證裝配定位精度，裝配基準面通常是精加工面或者是面積大的配合面，同時應(yīng)考慮裝配夾具所必需的裝夾面和導(dǎo)向面。 1.3.4 對裝配表面進行分類 為提高裝配自動化程度，就必須對裝配件進行分類。多數(shù)裝配件是一些形狀比較規(guī)則，容易分類分組的零件，按幾何特性零件可分為軸類，套類，平板類和小雜件四類，每類根據(jù)尺寸比例又分為長件，短件，勻稱件三組，每組零件又分為四類穩(wěn)定狀態(tài)。因此，共有48中狀態(tài)。經(jīng)過分類分組后，采用相應(yīng)的料斗裝置即可實現(xiàn)多數(shù)裝配件的自動供料。 1.3.5 裝配零件的自動定向 對于形狀比較規(guī)則的多數(shù)裝配件可以實現(xiàn)自動供料和自動定向，還有少數(shù)關(guān)鍵件和復(fù)雜件往往不能實現(xiàn)自動供料和自動定向，并且往往成為自動裝配失敗的一個原因。這類少數(shù)形狀復(fù)雜的裝配件為實現(xiàn)自動定向，一般可參照以下方法： （1）概率法 零件自由落下時呈各種位置，將其送到分類口，分類口按零件的幾何形狀設(shè)計，凡能通過分類口的零件即能定向排列。 （2）極化法 利用零件的形狀和重量明顯的差異性，達到定向排列。 （3）測定法 根據(jù)零件的形狀，裝化為電氣的 ，氣動的或者機械的量，由此確定排列位置。 對于自動定向十分困難的關(guān)鍵件和復(fù)雜件，為不使自動定向機構(gòu)過分復(fù)雜，及防止動作失誤，則宜采用手工定向或逐個裝入，這樣，在技術(shù)經(jīng)濟上可能更合理。 1.3.6 裝配自動化程度的確定 裝配自動化程度的確定是一項十分重要的設(shè)計原則，需要根據(jù)工藝的成熟程度和實際經(jīng)濟效益確定，具體如下： （1）在螺紋聯(lián)接工序中，由于多軸工作頭對螺紋孔位置偏差的限制較嚴，又往往要求檢測和控制擰緊力矩，至使自動裝配機構(gòu)十分復(fù)雜，因此，用單軸工作頭較多，而且檢測擰緊力矩多用手工操作。 （2）形狀規(guī)則，對稱而數(shù)量多的裝配件易于實現(xiàn)自動裝料，故其供料自動化程度較高，復(fù)雜件和關(guān)鍵件往往不易實現(xiàn)自動定向，所以自動化程度較低。 （3）裝配零件送入儲料器的動作以及裝配完成后卸下產(chǎn)品或部件的動作，常按較低的自動化程度考慮。 （4）裝配質(zhì)量檢測和不合格件的調(diào)整，剔除等項工作的自動化程度宜較低，或可用手工操作，一面自動檢測工作頭的機構(gòu)過分復(fù)雜。 （5）品種單一的裝配線，起自動化程度常較高，多品種則較低，但在裝配工作頭的標準化，通用化程度日益提高的基礎(chǔ)上，多品種裝配的自動化程度可以提高。 （6）對于不甚成熟的工藝，除采用半自動化外，需要考慮手動的可能性；對于采用自動或半自動裝配而實際經(jīng)濟效益不顯著的工藝宜同時采用人工監(jiān)視或手工操作。 （7）在自動裝配線上對下列各項裝配工作一般應(yīng)優(yōu)先達到較高的自動化程度： a. 裝配基礎(chǔ)件的工序間傳送，包括升降，擺轉(zhuǎn)，翻身等改變位置的傳送在內(nèi)； b.裝配夾具的傳送，定位和返回； c.形狀規(guī)則，而又數(shù)量多的裝配件的供料和傳送； d.清洗作業(yè)，平衡作業(yè)，過盈聯(lián)接作業(yè)，密封檢測等工序。 1.3.7 提高裝配自動化水平的技術(shù)措施 為使所設(shè)計的自動化裝配線不斷提高水平，在重要的裝配工藝及其裝置和供料，傳送，檢測等方面都要予以考慮，提高水平措施主要有以下幾個方面： （1）自動裝配線日益趨向機構(gòu)典型化，型式統(tǒng)一，部件通用，僅需要更換湖調(diào)整少量裝配工作頭和裝配夾具，即可適應(yīng)系列產(chǎn)品或多品種產(chǎn)品組織輪番裝配，擴大和提高裝配線的通用化程度。 （2）由小型產(chǎn)品面向大中型產(chǎn)品發(fā)展，由單一的裝配工序自動化向綜合自動化發(fā)展，形成由裝配件上線到成品下線的綜合制造系統(tǒng)，即將加工，檢測等工序與裝配工序結(jié)合起來，采用通用性強而又易于調(diào)整的程序控制裝置進行全線控制，實現(xiàn)更大規(guī)模的自動化生產(chǎn)。 （3）向自動化程度較高的數(shù)控裝配機或裝配中心發(fā)展，通過裝配工位實現(xiàn)數(shù)控化和具有自動更換工具的機能，能同時適應(yīng)自動裝入，壓合，擰螺紋等，如此即可使多品種的自動裝配線適應(yīng)系列產(chǎn)品裝配的需要，或為多品種成批生產(chǎn)產(chǎn)品實現(xiàn)裝配自動化提供條件， （4）擴大和推廣應(yīng)用非同步式自動裝配線，充分利用其可調(diào)整性，使得復(fù)雜的裝配工序在應(yīng)用了自動裝配的同時，可少量采用手工裝配，兩者實現(xiàn)“柔性”聯(lián)接，擴大裝配線的通用程度。 （5）采用電子計算機控制裝配線，帶有存儲系統(tǒng)和可調(diào)性，促使兩者實現(xiàn)“柔性”聯(lián)接，擴大裝配線的通用程度。例如，自動裝配車輪螺柱在輪殼上的位置與車輪上螺紋孔位置的自動對準，都是電子計算機控制的電視攝像機加以識別和確定的。 （6）應(yīng)用具有觸覺和視覺的智能裝配機器人。這種裝配機器人上的配置傳感器，能適應(yīng)裝配件傳送和從事各種裝配操作，如抓取，握住，對準，插入，轉(zhuǎn)動，擰緊等。由于具有觸覺和視覺特性，所以能從傳送帶上自動選別和抓取裝配件而后準確裝入。這種機器人還可進一步發(fā)展成為看圖裝配的高級智能機器人。它的發(fā)展趨勢是研究用口語向智能機器人下達指令，建立人機直接聯(lián)系的統(tǒng)一指令系統(tǒng)。 1.4 選擇裝配對象及自動化裝配過程的準備[1] 1.4.1 確定裝配自動化的必要條件 決定裝配過程自動化的主要因素是產(chǎn)品產(chǎn)量的大小，也就是年生產(chǎn)綱領(lǐng)。這個生產(chǎn)綱領(lǐng)和產(chǎn)品的尺寸大小，復(fù)雜性(其中包括零件在產(chǎn)品中的數(shù)量)以及裝配過程的特性有關(guān)。 分析工作者的自動裝配設(shè)備的例子表明,按表1.1所列的生產(chǎn)綱領(lǐng)采用裝配過程自動化是合適的。自動裝配設(shè)備的利用系數(shù)是0.8。 表1.1 自動裝配時的最低生產(chǎn)綱領(lǐng) 零件最大尺寸(MM) 最大循環(huán)時間(S) 生產(chǎn)綱領(lǐng)(千個/年) 到100 100---300 大于300 7 18 30 800 320 200 任何產(chǎn)品或者裝配單元的裝配過程自動化可以從最簡單工序的自動化開始.但是，應(yīng)對自動化裝配合理性進行技術(shù)經(jīng)濟比較,因為在簡單的工序中裝配工人的勞動生產(chǎn)率往往相當高，致使自動化設(shè)備都不具備競爭力。尤其在裝配過程中對簡單工序建立專用自動機，其設(shè)計及制造成本大大高于由于節(jié)省人工而取得的節(jié)約時，這種情況尤為明顯。 為減少設(shè)計和制造自動裝配設(shè)備的成本可利用組裝原則，這時自動裝配設(shè)備是由通用的組合部件組裝的。這些組合部件是在專門企業(yè)成批生產(chǎn)的。采用通用的組合部件組裝自動裝配設(shè)備具有一定的經(jīng)濟效益，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)改變時可對自動裝配設(shè)備進行重新調(diào)整;或者利用組合部件重新組裝成裝配設(shè)備對其他產(chǎn)品進行裝配，甚至用于個別裝配工序的機械化。 1.4.2裝配單元作為裝配對象 現(xiàn)代的機器制造業(yè)，儀器制造業(yè)，電器工業(yè)，無線電電子工業(yè)及其他部門用裝配方法得到的產(chǎn)品是由許多零件組成的.簡單產(chǎn)品包括3~4個零件,復(fù)雜產(chǎn)品則為幾千甚至幾萬個零件。當零件數(shù)量不多時(例如少于10 件)自動化裝配可以用不復(fù)雜的自動裝配設(shè)備來實現(xiàn)。當零件數(shù)量非常多時，制造自動裝配設(shè)備對產(chǎn)品進行全自動裝配圍被證明有效，這是由于這種設(shè)備非常復(fù)雜和笨重的緣故。此外，如后面所述這種自動裝配設(shè)備的可靠性不高。 大多數(shù)復(fù)雜產(chǎn)品是有部件(裝配單元)組成.裝配單元可單獨的得到，然后進入總裝配。因此在進行裝配過程自動化時，推薦制造的自動裝配設(shè)備可對裝配單元進行裝配,再把預(yù)先得到的裝配單元進行總裝配?？傃b配多半是用手工進行的，因為結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品最終實現(xiàn)自動裝配的可能性很少。 1.4.3 實現(xiàn)裝配自動化的目的 為了使裝配不再是生產(chǎn)中的薄弱環(huán)節(jié),裝配過程自動化應(yīng)保證具有其他生產(chǎn)過程自動化所達到的一切優(yōu)點。 裝配過程自動化主要效果是提高勞動生產(chǎn)率，它依靠許多自動機代替裝配工人手工勞動實現(xiàn)的，在生產(chǎn)過程中有許多環(huán)節(jié)可用比手工勞動有更高速度的自動化設(shè)備來完成.在裝配工作自動化的情況下，若產(chǎn)品質(zhì)量不變,則工人數(shù)量可以減少。實際上這意味著用少量調(diào)整工人代替裝配工人工作，每一個調(diào)整工人服務(wù)于一定數(shù)量的自動裝配設(shè)備的工作工位或單元。 在許多情況下，裝配自動化所占的生產(chǎn)面積比裝配工人手工完成同樣產(chǎn)品同樣產(chǎn)量的工作面積要小。尤其在儀器制造業(yè),，零件尺寸及由其組成的部件都很小的情況下更是如此。自動化裝配可以增加單位生產(chǎn)面積的產(chǎn)量。 自動化裝配能改善產(chǎn)品質(zhì)量。自動化裝配設(shè)備工作時沒有因工人疲勞，疏忽，技術(shù)不熟練等原因而產(chǎn)生的裝配誤差。通過計算表明，當與手工裝配保持同一水平，自動化裝配的成本稍有下降，或者當成本一樣時，自動化裝配能獲得更穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量。 現(xiàn)代化生產(chǎn)對某些裝配過程提出特殊的要求，這些要求只有在自動化情況下才能達到。例如在真空條件下裝配,對零件表面粗糙度要求低，手直接工作是不可能的或者是比較差的工作場合。 1.4.4 實現(xiàn)自動化裝配要解決的基本問題 當制造自動裝配設(shè)備時,需要研究下列相互聯(lián)系的主要問題: （1）自動化裝配的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性; （2）研究和設(shè)計自動化裝配工藝過程; （3）設(shè)計自動化裝配設(shè)備; 裝配過程自動化實現(xiàn)上述各個方面通常要解決理論分析的問題及實驗研究的問題.產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及裝配工藝過程牽涉到問題的范圍比設(shè)計設(shè)備本身要廣泛得多.但是前兩方面所進行的工作不可以和設(shè)計設(shè)備方法脫離開,設(shè)計方法要反映現(xiàn)代技術(shù)可能性或者對某些企業(yè)來說是傳統(tǒng)的方法,也可能有這種情況,由于產(chǎn)品(裝配單元)結(jié)構(gòu)特點的要求根本改變了現(xiàn)有的 裝配工藝，因而在設(shè)計設(shè)備時需要新的,獨創(chuàng)的方法。 1.5 機械制造裝備設(shè)計的方法 機械制造裝備設(shè)計的步驟隨設(shè)計類型的不同而不同。創(chuàng)新設(shè)計的步驟最典型，可劃分為產(chǎn)品規(guī)劃，方案設(shè)計，技術(shù)設(shè)計和施工設(shè)計等四個階段 1.5.1 產(chǎn)品規(guī)劃階段 市場對產(chǎn)品的需求是動態(tài)變化的，但企業(yè)的產(chǎn)品在生產(chǎn)一段時間內(nèi)應(yīng)是相對穩(wěn)定的。這是因為產(chǎn)品開發(fā)過程需要一段時間，生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)裝備在一段時間內(nèi)也需要相對穩(wěn)定得。為了協(xié)調(diào)企業(yè)生產(chǎn)要求相對穩(wěn)定和市場需求瞬間變化的矛盾，在產(chǎn)品設(shè)計前必須進行產(chǎn)品規(guī)劃，確定新產(chǎn)品的功能，技術(shù)性能和開發(fā)的日程表，保證符合市場需求的產(chǎn)品能及時，或適當超前地研制出來，投放市場，以減少產(chǎn)品開發(fā)的盲目性。產(chǎn)品規(guī)劃階段將綜合運用技術(shù)預(yù)測，市場學(xué)，信息學(xué)等理論和方法來解決設(shè)計中出現(xiàn)的問題。 (1) 需求分析 產(chǎn)品設(shè)計是為了滿足市場需求，而市場需求往往是不具體的，有時候是模糊的，潛在的，甚至是不可能實現(xiàn)的。需求分析的任務(wù)是將這些需求具體化和恰到好處，明確設(shè)計任務(wù)的要求.需求分析本身就是設(shè)計工作的一部分，是設(shè)計工作的開始，而且自始至終指導(dǎo)設(shè)計工作的進行。 開發(fā)新產(chǎn)品最困難的不是技術(shù)問題，而是確定需要開發(fā)什么樣的產(chǎn)品，它往往比從技術(shù)上找到滿足需求的措施更為棘手。有的新產(chǎn)品技術(shù)水平不見得很高，由于滿足市場需求，有非常好的銷路；反之，有的新產(chǎn)品在設(shè)計中盡管采用了許多先進技術(shù)，功能完備，由于需求分析沒做好，不一定受市場的歡迎。因此，設(shè)計人員必須重視需求分析。需求分析一般包括對銷售市場和原材料市場的分析。 (2) 調(diào)查研究 調(diào)查研究包括市場調(diào)研,技術(shù)調(diào)研和社會環(huán)境調(diào)研四個部分。市場調(diào)研一般從以下四個方面進行調(diào)研：用戶需求(有關(guān)產(chǎn)品功能 性能 質(zhì)量 使用 風格 需求量和價格等方面的要求)； 產(chǎn)品情況(產(chǎn)品在其生命周期曲線中的位置，新老產(chǎn)品交替的動向分析等)；同行情況(同行產(chǎn)品經(jīng)營銷售情況和發(fā)展趨勢,本產(chǎn)品的市場占有率等)；供應(yīng)情況(主要原材料，配件，半成品等的質(zhì)量，品種，價格，供應(yīng)等方面的情況及變化趨勢等)。 技術(shù)調(diào)研一般包括產(chǎn)品技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢；行業(yè)技術(shù)和專業(yè)技術(shù)的發(fā)展趨勢；競爭產(chǎn)品的技術(shù)特點分析;環(huán)境對研制的產(chǎn)品提出的要求等等。 社會調(diào)研一般包括企業(yè)目標市場所處的社會環(huán)境和有關(guān)的經(jīng)濟技術(shù)政策；社會的風俗習(xí)慣；社會的消費水平購買能力等等。 (3) 預(yù)測和可行性分析 調(diào)查研究預(yù)測后，對產(chǎn)品開發(fā)中的重大問題進行充分的技術(shù)經(jīng)濟論證，判斷是否可行，即產(chǎn)品設(shè)計的可行性分析。一般包括技術(shù)分析,經(jīng)濟分析和社會分析三個方面。經(jīng)過技術(shù)，經(jīng)濟，社會等方面的分析，和對開發(fā)的可能性的研究，應(yīng)提出產(chǎn)品開發(fā)的可行性報告?？尚行詧蟾嬉话惆ㄒ韵聝?nèi)容： 1) 產(chǎn)品開發(fā)的必要性,時常調(diào)查及預(yù)測情況,包括用戶對產(chǎn)品各個方面的要求等。 2) 同類產(chǎn)品國內(nèi)外技術(shù)水平,發(fā)展趨勢； 3) 從技術(shù)上預(yù)期產(chǎn)品開發(fā)能夠達到的技術(shù)水平； 4) 從設(shè)計,工藝和質(zhì)量等方面需要解決額的關(guān)鍵技術(shù)問題； 5) 投資費用及開發(fā)時間進度,經(jīng)濟效益和社會效益估計； 6) 現(xiàn)有條件下開發(fā)的可能性及準備采取的措施等。 1.5.2 方案設(shè)計階段 方案設(shè)計實質(zhì)上是根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，進行產(chǎn)品功能的原理設(shè)計。這階段完成的質(zhì)量將嚴重影響到產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，性能，工藝和成本，關(guān)系到產(chǎn)品的技術(shù)水平和競爭力。 在方案設(shè)計階段應(yīng)盡量開闊思路，創(chuàng)新思維，引入新原理和新技術(shù)，綜合運用系統(tǒng)工程學(xué)，圖論，形態(tài)學(xué)，創(chuàng)造學(xué)，思維心理學(xué)，決策論等理論和方法，將系統(tǒng)總功能分解為功能元，通過各種方法，探索多種方案，求得各功能元的多個解，求得較好的最佳原理解。 (1) 對設(shè)計任務(wù)的抽象 一項設(shè)計任務(wù)往往需要滿足一大堆要求，有些是主要的有些是次要的。應(yīng)對設(shè)計任務(wù)進行抽象，抓住主要要求，兼顧次要要求，才能避免由于知識和經(jīng)驗的局限性，思想上的種種框框，誤導(dǎo)設(shè)計方案的制定。經(jīng)過對設(shè)計任務(wù)的抽象，可明確設(shè)計產(chǎn)品的總功能，總功能可以逐級往下分解，分解到子功能的要求比較明確，便于求解為止。 (2) 尋求原理解和求解方法 對設(shè)計任務(wù)進行了抽象，確定了本質(zhì)功能，建立了功能結(jié)構(gòu)，如果實現(xiàn)這些功能，這就是求借問題。通常能實現(xiàn)某一功能的原理解不止一個，而不同的原理解的技術(shù)經(jīng)濟成果是不一樣的，而且往往在原理解階段尚難以分清優(yōu)劣。因此選擇和確定原理解要經(jīng)過反復(fù)論證，有時候還可能經(jīng)過多次反復(fù)才能取得合理的原理解。把所有子功能的原理解結(jié)合起來，就形成了設(shè)計的初步方案。 (3) 初步設(shè)計方案的評價與篩選 初步設(shè)計方案可能達到十多種甚至幾十種，應(yīng)對這些方案進行評價與篩選，找到較優(yōu)的方案。 1) 初步設(shè)計方案的選法 具體方法有兩種 觀察淘汰法和分數(shù)比較法 2) 初步設(shè)計方案的具體化 所采用的方法大致有：繪出方案原理圖，整機總體布局草圖，主要零部件草圖，為在空間占用量，重量，所用材料，制造工藝，成本和運行費用等方面進行比較提供數(shù)據(jù)；進行運動學(xué)，動力學(xué)和強度方面的粗略計算；進行必要的原理試驗，分析確定主要設(shè)計參數(shù)，驗證可行性等等。 3) 進行技術(shù)經(jīng)濟評價 具體步驟為：建立目標系數(shù)和制定評價標準，確定重要性系數(shù)，按技術(shù)觀點確定評價分數(shù)，進行技術(shù)經(jīng)濟評價計算和得出評價結(jié)果。 1.5.3 技術(shù)設(shè)計階段 (1) 確定結(jié)構(gòu)原理方案的過程如下： 1) 確定主要數(shù)據(jù) 根據(jù)初步設(shè)計方案，在充分理解原理解的基礎(chǔ)上，確定結(jié)構(gòu) 原理方案的主要數(shù)據(jù)，其中包括決定尺寸的依據(jù)，如功率，流量和聯(lián)系尺寸等；決定布局的依據(jù)，如物流方向，運動方向和操作位置等；決定材料的依據(jù)；決定限制結(jié)構(gòu)設(shè)計的空間條件，如距離，規(guī)定的軸的方向，裝入的限制范圍等等。 2) 確定結(jié)構(gòu)原理方案 在上述依據(jù)的約束下，對主要功能結(jié)構(gòu)進行構(gòu)思，初步確定其材料和形狀，進行粗略的結(jié)構(gòu)設(shè)計。 3) 評價與修改 對確定的結(jié)構(gòu)原理方案經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟評價，為進一步的修改提供依據(jù)。 (2) 總體設(shè)計階段的任務(wù)是將結(jié)構(gòu)原理方案進一步具體化，內(nèi)容大致包括： 1) 主要結(jié)構(gòu)參數(shù) 包括尺寸參數(shù) 運動參數(shù) 動力參數(shù) 占用面積空間等等。 2) 總體布局 包括零件的組成，各部件的空間位置布局和運動方向，物料流動方向，操作位置，各部件相對運動的配合關(guān)系，即工作循環(huán)圖。 3) 系統(tǒng)原理圖 包括產(chǎn)品總體布局圖 機械傳動系統(tǒng)圖 電力驅(qū)動和控制系統(tǒng)圖等。 4) 經(jīng)濟核算 包括產(chǎn)品成本和運行費用的估算，成本回收期和資源的再利用等。 5) 其他 如材料選用，配件和外協(xié)件的供應(yīng)，生產(chǎn)工藝 運輸 開發(fā)周期等方面的考慮。 (3) 結(jié)構(gòu)設(shè)計階段的主要任務(wù)是總體設(shè)計的基礎(chǔ)上，對結(jié)構(gòu)原理方案結(jié)構(gòu)化，繪制產(chǎn)品總裝圖和部件裝配圖；提出初步的零件表，加工和裝配說明書；對結(jié)構(gòu)設(shè)計進行技術(shù)經(jīng)濟評價。 在技術(shù)設(shè)計階段，掌握了更多的信息，這比方案設(shè)計階段更具體，更定量地根據(jù)要求表中提出的要求，分析必須達到的要求滿則和超過了程度，希望達到要求處理的結(jié)果，在這基礎(chǔ)上作出精確的技術(shù)經(jīng)濟評價，找出設(shè)計的薄弱環(huán)節(jié)，進一步改進設(shè)計。進行結(jié)構(gòu)設(shè)計必須遵守有關(guān)國家部門和企業(yè)頒布的標準規(guī)范，充分考慮諸如人機工程，外觀造型，結(jié)構(gòu)可靠和耐用性，加工和裝配工藝性，環(huán)保以及材料配件的供應(yīng)，企業(yè)設(shè)備資金和技術(shù)資源的利用，產(chǎn)品系列化，零部件通用化和標準化等方面的要求，通常要經(jīng)過設(shè)計，審核，修改，再審核，再修改多次反復(fù)，才可以批準生產(chǎn)。 第2章 設(shè)計主要參數(shù)及基本思想 2.1課題要求 (1) 題目名稱及技術(shù)要求 滾針軸承自動裝配機 1) 軸承碗內(nèi)徑32mm，外徑36mm，寬度22mm。 2) 滾針長度18mm，直徑3mm，滾針兩端為圓錐型。 3) 每分鐘裝成品數(shù)量不少于10件。 (2) 課題內(nèi)容及工作量 1) 滾針軸承裝針機總裝配圖設(shè)計 2) 裝針機零部件設(shè)計 3) 設(shè)計圖量A0 四張，設(shè)計說明書一份 4) 外文翻譯3000漢字 2.2 基本思想 在國民經(jīng)濟的發(fā)展中，要廣泛采用最新的技術(shù)和科學(xué)成就，采用最新的生產(chǎn)方式，使在生產(chǎn)過程中廣泛的機械化，自動化的基礎(chǔ)上保證勞動生產(chǎn)率極大的增長。若沒有廣泛的機械化和自動化生產(chǎn)過程，要實現(xiàn)完善的現(xiàn)代化生產(chǎn)是不可能的。在現(xiàn)代工業(yè)中迫切需要解決的問題之一是裝配過程的機械化和自動化。 在所有生產(chǎn)復(fù)雜產(chǎn)品的企業(yè)中都需要進行裝配。在許多工業(yè)部門中，如機械制造業(yè)，儀器制造業(yè)，無線電電子工業(yè)，電器工業(yè)等一系列生活用品生產(chǎn)都有同樣的產(chǎn)品生產(chǎn)?，F(xiàn)代許多產(chǎn)品的生產(chǎn)是大批的或者是大量的；在制造零件時,使用自動機或自動線，同時才涌現(xiàn)進工藝促使制造零件的勞動量下降。然而，由于裝配大多數(shù)是手工勞動，是裝配的勞動量在制造產(chǎn)品的總勞動量中還占相當高的比值(在機器制造業(yè)中大約占20%,在許多儀器生產(chǎn)中大于50%)。制造零件勞動量的下降速度往往比裝配工作勞動量下降快得多，因此后者在制造產(chǎn)品總勞動量中所占的比例還有多增加。 本課題設(shè)計滾針軸承自動裝針機，為了認識現(xiàn)代制造裝配技術(shù)在未來工業(yè)發(fā)展中特殊的重要意義。為將來進一步掌握自動裝配技術(shù)打下牢固的基礎(chǔ)。 第3章 裝針機的總體設(shè)計 滾針軸承自動裝針機，是一個自動裝配系統(tǒng)。整個機器包含了以下四個機構(gòu)部分：軸承碗的選料和排序機構(gòu)，針的選料和排序機構(gòu)，自動裝針機構(gòu)，和電控機構(gòu)。初步設(shè)計機器的布局示意圖如下: 圖3.1 機器布局示意圖 3.1確定傳動方案[9] 合理的傳動方案，應(yīng)能滿足工作機的性能要求，工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單，尺寸緊湊，加工方便，成本低廉，效率高和使用維護方便等。 當采用多級傳動時，應(yīng)合理地選擇傳動零件和他們之間的轉(zhuǎn)動次序，揚長避短，力求方案合理，常需要考慮以下幾點： （1） 帶傳動為摩擦傳動，傳動平穩(wěn)，能緩沖吸振，噪音小，但傳動比不準確，傳遞相同轉(zhuǎn)距時，結(jié)構(gòu)尺寸較其他傳動形式大。因此，應(yīng)布置在高速級，因為傳遞相同功率，轉(zhuǎn)速越高，轉(zhuǎn)距越小，可使帶傳動的結(jié)構(gòu)緊湊。 （2） 鏈傳動靠齒輪嚙合工作，平均傳動比恒定，并能適應(yīng)惡劣的工作條件，但運動不均勻，有沖擊，不適于高速傳動，故應(yīng)布置在多級傳動的低速級。 （3） 蝸桿傳動平穩(wěn)，傳動比大，但傳動效率低，適用于中小功率及間歇運動的場合，當和齒輪傳動同時應(yīng)用使，應(yīng)布置在高速級。使其工作齒面間有較高的相對滑動速度，利用形成流體動力潤滑油膜，提高效率，延長壽命。 綜合上述各種因素考慮 本設(shè)計選擇帶傳動。 3.2選擇電動機的類型與結(jié)構(gòu)[5] 根據(jù)電源種類（直流或交流），工作條件及負荷性質(zhì)、大小，起動特性和過載情況等來選擇。由于一般生產(chǎn)單位均用三相電源。故無特殊要求使都采用三相交流電動機。其中以三相異步電動機應(yīng)用最多，常用Y系列電動機，經(jīng)常起動，制動和正反轉(zhuǎn)的場合，要求電動機具有較小的起動慣量和較大過載能力 。 3.3選擇電動機的功率（容量） 電動機功率選擇是否合適，對電動機的工作和經(jīng)濟性都有影響。功率過小不能保證工作機的正常工作，或使電動機因超載而過早損壞，若功率選的過大，電動機的價格高，經(jīng)常不在滿載下運轉(zhuǎn)，效率和功率因數(shù)都較低，造成浪費。 全自動滾針軸承裝針機的運動分為三部分，一部分是軸承碗的選料與排序機構(gòu)的運動，一部分是針的選料與排序機構(gòu)的運動，一部分是自動裝針機構(gòu)的運動。這三個部分的對動力的要求不是很高，而且轉(zhuǎn)速較低。軸承碗選料與排序機構(gòu)的軸的轉(zhuǎn)速要求轉(zhuǎn)速在50r/min 至60r/min之間，這樣才能保證有足夠的軸承碗出料至裝針機構(gòu)，以達到一分鐘裝10件軸承的要求。 針的選料與排序機構(gòu)的軸的轉(zhuǎn)動要求轉(zhuǎn)速在50r/min 至60r/min之間，這樣才能保證有足夠的軸承碗出料至裝針機構(gòu)，以達到一分鐘裝10件軸承的要求。 自動裝針機構(gòu)軸的轉(zhuǎn)動要求轉(zhuǎn)速在30r/min 至40r/min之間，這樣才能保證有足夠的軸承碗出料至裝針機構(gòu)，以達到一分鐘裝10件軸承的要求。 根據(jù)以上設(shè)計傳動機構(gòu)， （1） 電動機型號 表3.1 電動機的型號 型 號 額定功率 P（kw） 同步轉(zhuǎn)速 （r/min） 實際轉(zhuǎn)速 （r/min） Y132S-8 2.2 750 710 電動機自帶減速器傳動比為5 （2） 帶輪型號 表3.2 帶輪的型號 帶型 小帶輪直徑 D1(mm) 大帶輪直徑 D2(mm) 傳動比 i B 125 200 1.6 （3） 計算轉(zhuǎn)速 這樣，達到了要求 3.4 軸的計算[9] [14] （一）選定電動機型號：YBZS；自帶減速器傳動比為5. 1) V帶的設(shè)計： n1=n÷i=750÷5=150r/min; Pca= KAP=1.1×2.2=2.42kw 2) V帶帶型： 根據(jù)Pca、n1由圖8-7選B型帶 3) 確定基準直徑： 由主動輪基準直徑D1=125mm. 初定設(shè)定傳動比i=1.6,則D2=iD1=1.6×125=200mm 根據(jù)表8-8取D2=200mm； 按式（8-13）驗算帶的速度： ∏D1 n1 ∏×125×150 V=—————=———————=0.98<25m/s 60×1000 60×1000 4) 確定V帶的基準長度和傳動中心距 根據(jù)0.7（D1＋D2）120° 主動輪上的包角合適 6）計算V帶的根數(shù)Z PCA 由式（8—22）知 Z=— ——————— （p0＋△P0）kaKL 由n1=150r/min，D1=125㎜，i=1.6查表8—6a和表8—6b P0=1.34；△P0=0.2 查表8—9得Ka=0.96；查表8—10得KL=0.86 則 2.42 Z= ————————————— = 1.9 （1.34＋0.2）×0.96×0.86 ?。篫=2根 7）計算預(yù)緊力F0 由式（8—23）知 PCA 2.5 F0=500————（———— － 1 ）＋qv2 VZ Ka 查表得q=0.2㎏/m 故 2.42 2.5 F0=500×————— ×（ ——— －1 ）＋0.2×（0.981）2 0.981×2 0.96 =618N 8）計算作用在軸上的壓軸力Q 由式（8—24）得 a 1 Q=2ZF0 sin—— =3992N 2 9）帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 小帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計： 選bP=14㎜，hamia=3.5㎜，hfmin=12㎜，e=19㎜，f=12.5㎜ δmin=7.5㎜ 則B=（Z－1）e＋2f=43㎜ Dw=D＋2ha=132㎜ d1=（1.8～2）d d為軸的直徑 d1=70㎜ D0=0.5（D1＋d1） D0=97.5㎜ d0=（0.2～0.3）（D1－d1） d0=15㎜ C’=（1/7～1/4）B c,=8.6㎜ L=（1.5～2）d L=1.6×35=56㎜ 大帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 D=200㎜ 選?。篵P=14㎜，hamia=3.5㎜，hfmin=12㎜，e=19㎜，f=12.5㎜ δmin=7.5㎜ 則B=（Z－1）e＋2f=43㎜ Dw=D＋2ha=207㎜ d1=（1.8～2）d d為軸的直徑 d1=70㎜ C’=（1/7～1/4）B c,=8.6㎜ L=（1.5～2） L=56㎜ （二）計算傳動裝置各軸的運動和動力參數(shù)： （1） 各軸轉(zhuǎn)速： 由式（9）～（11） Ⅰ軸：nⅠ=nm/i0=750/5=150r/min Ⅱ軸：nⅡ=nⅠ/i=150/1.6=93r/min Ⅲ軸：nⅢ=nⅡ/i=93/1.6=58r/min Ⅳ軸：nⅣ=nⅢ/i=58/1.6=36r/min （2） 各軸輸入功率： 由式（12）～（15） Ⅰ軸：PⅠ=Pdη01=2.2×0.99=2.18 KW Ⅱ軸：PⅡ=PⅠη12=2.18×0.98×0.97=2.07 KW Ⅲ軸：PⅢ=PⅡη23=2.07×0.98×0.97=1.968 KW Ⅳ軸：PⅣ=PⅢη34=1.968×0.98×0.97=1.879 KW （3） 各軸輸入轉(zhuǎn)矩： 由式（16）～（21） Td=9550Pd/η01=9550×2.2/750=28N.m Ⅰ～Ⅳ軸輸入轉(zhuǎn)矩 Ⅰ軸：TⅠ=Td×i0η01=28×5×0.99=138.6 N.m Ⅱ軸：TⅡ= TⅠ×i1η12=138.6×1.6×0.98×0.997=210.8 N.m Ⅲ軸：