裝配圖滾針軸承自動裝針機設計,裝配,圖滾針,軸承,自動,裝針機,設計 本科生畢業(yè)設計（論文） 開題報告 學生姓名： 學 號： 班 級： 專 業(yè)： 指導教師： 一 課題介紹： 1課題名稱：滾針軸承自動裝針機設計 2課題背景： ⑴課題來源： 本課題來源于中國第一汽車集團公司（FAW）,專為CA141汽車傳動軸中萬向節(jié)滾針軸承的裝配過程設計的自動裝針機。自動滾針軸承裝針機能有效解決人工裝針速度慢，合格率低等問題，該機可裝配各種規(guī)格的滾針軸承。 ⑵機床和機床自動線： 機床和機床自動線是一種專用高效自動化技術裝備，目前，由于它仍是大批量機械產品實現(xiàn)高效、 高質量和經(jīng)濟性生產的關鍵裝備，因而被廣泛應用于汽車、拖拉機、內燃機和壓縮機等許多工業(yè)生產領域。其中 ，特別是汽車工業(yè)，是機床和自動線最大的用戶。如德國大眾汽車廠在Salzgitter的發(fā)動機工廠，90年代初所采用的金屬切削機床主要是自動線(60%)、組合機床(20%)和加工中心(20%)。顯然，在大批量生產的機械工業(yè)部門，大量采用的設備是機床和自動線。因此，機床及其自動線的技術性能和綜合自動化水平，在很大程度上決定了這些工業(yè)部門產品的生產效率、產品質量和企業(yè)生產組織的結構，也在很大程度上決定了企業(yè)產品的競爭力。 使用專用自動化機床是大批量生產提高生產率降低成本的重要途徑。專用自動化機床往往具有投資省，見效快等特點，因而在大批量生產中被廣泛采用。自動機床或半自動機床主要用于軸類和盤套類零件的加工和裝配自動化。這類機床的最大特點是可以根據(jù)生產裝配需要，在更換或調整部分零部件（例如凸輪或靠模等）后可加工不同的零件，適合于大批量少品種生產裝配。因此，這類機慶使用比較廣泛。 專用機床是按一種零件（或一組相似的零件）的一個加工工序而專門設計制造的自動化機床。專用機床的結構和部件大都是專門和單獨制造的這類機床的，這類機床的設計制造往往時間較長，投資也較大，因此采用這類機床時，必須考慮以下基本原則：被加工的工件除具有大批量的特點外，還必須結構定型；工件的加工工藝必須是合理和可靠的。在大多數(shù)情況下，需要進行必要的工藝試驗，保證專用機床所采用的加工工藝先進可靠，所完成的工序加工精度穩(wěn)定；在機床上采用一些新的結構方案時，必須進行結構性能試驗，待取得較好的結果后，方能在機床上采用；必須進行技術經(jīng)濟分析。只有在技術經(jīng)濟上效果明顯，才能采用專用機床實現(xiàn)單機自動化。 自動線是由流水生產線方式發(fā)展而來的。20 年代美國Henry Ford 創(chuàng)立了汽車工業(yè)的流水線，由此揭開了現(xiàn)代流水生產的序幕。福特流水線的主要內容可以包括以下兩個方面： ①實施零件和產品的標準化，設備和工具的專用化以及工場專業(yè)化。為了追求高效率和低成本，福特認為首先要將生產集中于唯一最佳的產品型號，提出了所謂的“單一產品原則”，福特汽車公司曾在20 年間連續(xù)生產T型汽車，由此而奠定了現(xiàn)代流水生產線的基礎。這種“單一產品原則”在當今市場需求日益多樣化的環(huán)境下也許已不再適用，但在當時的經(jīng)濟條件下卻適應了美國的國情，福特汽車公司也由此而迅速發(fā)展起來。 零件標準化是產品標準化的進一步發(fā)展，目的在于提高零部件的互換性，減少零件種數(shù)和擴大生產批量，零件標準化后，便于分別組織專業(yè)化工廠或車間制造，這樣可以采用高度專門化的設備和工具，從而達到生產的高效率。由于工人的作業(yè)活動是不斷地重復同一作業(yè)，所以作業(yè)和操作也可以實現(xiàn)標準化。 ②創(chuàng)造了流水作業(yè)的生產方法，建立了傳送帶式的流水生產線。由于傳送帶的廣泛應用，使得原材料均可在使用機械裝置搬運的移動中，加工成為各種零件。而部件裝配和汽車總裝配，則采用移動裝配法完成。由于把生產工序分細，大大提高了操作熟練程度和勞動生產率。作業(yè)的速度也為傳送帶的速度所規(guī)定，借助于傳送帶的應用，使生產過程的各項作業(yè)能在同一時間進行，并且各種零部件在各條流水線的投入和產出互相銜接配合，不至于發(fā)生在制品過多或不足的現(xiàn)象，恰能保證總裝配線的需要，形成同步化的流水生產體系。 自動線生產是指工件按照一定的工藝路線，順序地通過各個工作地，并按照一定的生產速度(節(jié)拍)完成工藝作業(yè)的連續(xù)重復自動生產的一種生產組織形式。自動線生產的基本特征如下： ①工作地專業(yè)化程度高，在自動線上固定地生產一種或幾種工件，而在每個工作地上固定完成一道或幾道工序。 ②生產具有明顯的節(jié)奏性，即按照節(jié)拍進行生產。所謂節(jié)拍，是指自動線上出產相鄰兩件制品的時間間隔。 ③各道工序的工作地設備數(shù)量與該工序單件工時的比值相一致( 若不一致則需要臨時緩沖庫) 。 ④工藝過程是封閉的，并且工作地設備按工藝順序排列成鏈索形式，工件在工序間作單向。 ⑤工件如同流水般從一個工序轉到下個工序，消除或最大限度地減少了工件的因等待加工而耽擱的時間和機床設備加工的間斷時間，生產過程具有高度的連續(xù)性。 ⑥工件從進入加工工位到所有工位操作完成，均在主控制器的控制之下自動完成，這種自動過程不僅包括工件的流動自動化控制，還包括機床的加工全過程的自動化控制。 僅滿足上述前面6項特征的生產線，只能稱之為流水生產線，還不能稱之為自動生產線。加工設備由專用自動化機床或組合機床組成的，能加工固定一種或少數(shù)幾種相似零件的自動線稱之為剛性自動線。加工設備由數(shù)控機床或加工中心等組成的可加工多品種少批量零件的自動線稱之為柔性自動線。 在剛性自動化生產條件下，生產過程的連續(xù)性、平行性、比例性、節(jié)奏性都很高，所以它具有可以提高加工設備專業(yè)化水平、提高勞動生產率、增加產量、降低產品成本、提高生產的自動化水平等一系列優(yōu)越性。但是反過來也有不少不利的地方，例如：由于設備高度專用化，對產品的變化缺乏適應力；一旦在某處發(fā)生設備故障，就有可能導致全線停車，帶來較大的損失；生產率的調整幅度不可能很大；技術改造困難較大等等。 ⑶我國軸承制造業(yè)現(xiàn)狀： 軸承是關系國民經(jīng)濟發(fā)展的關鍵機械基礎件，其技術水平和產品質量對主機的性能和質量有著重要的影響，被譽為機械的“關節(jié)”。改革開放以來，我國軸承產品水平和制造技術水平有了長足進步，與重點主機配套能力有了很大提高。但與工業(yè)發(fā)達國家相比，我國軸承制造業(yè)的整體水平還存在著相當大的差距——組織結構散亂差，重復建設嚴重，生產集中度低；產品設計水平低，新產品開發(fā)跟不上主機發(fā)展需求；制造技術落后，尺寸散差大，振動噪聲大，性能一致性差，壽命可靠性低；產品檔次低，價格亂，競相壓價爭市場，國際競爭能力差。為主機配套和維修的一些高技術含量的軸承主要依靠進口，而出口軸承則主要是低檔通用軸承。軸承制造業(yè)的這種落后狀況，已經(jīng)成為制約機械工業(yè)發(fā)展的重要因素之一。 ⑷軸承裝配自動線： 國家已將汽車制造業(yè)列為國民經(jīng)濟的支柱產業(yè)，我國目前的汽車保有量為2500～3000萬輛，年產量170萬輛，軸承是汽車的主要配套件，軸承制造業(yè)的發(fā)展必須與汽車制造業(yè)同步甚至超前。因此，提高軸承裝配的技術水平和自動化程度已經(jīng)迫在眉睫。軸承屬于量大面廣通用性強的機械基礎件，軸承套圈一般以軸對稱的多個回轉面、環(huán)面的相互組合為其主要的幾何特征，特別適合自動化裝配。 軸承裝配（含軸承成品的自動檢測、自動包裝）自動線一直是困擾著技術進步的難題。在國外著名的軸承公司，這項技術已實際成功應用多年。而國內靠國外引進，而使用效果仍不能令人滿意。因而研發(fā)軸承裝配自動生產線，并與軸承的磨削自動生產線有機連接，對于提高軸承的生產效率和產品質量，減少工序流動中的軸承零件的數(shù)量，減少人工干預的影響、降低成本，意義是顯著的。由于軸承的品種很多，不同的品種，自動裝配線各有特點，因而軸承行業(yè)對軸承裝配的數(shù)控設備的多樣性提出了要求。 ⑸萬向節(jié)滾針軸承特點： 目前后驅動汽車上應用最廣的一種普通萬向節(jié)由萬向節(jié)叉、十字軸等基本零件構成。十字軸裝配在萬向節(jié)叉上做連接，十字軸的軸頭上裝有滾針軸承，當軸頭接入萬向節(jié)叉時，十字軸與萬向節(jié)叉之間就可以有相對旋轉，也就產生了多角度變化。萬向節(jié)叉上的花鍵連接又可以做小許的軸向移動，這樣就適應了夾角和距離同時變化的需要。十字軸的軸頭上裝有的這種滾針軸承，就是我們此次設計的裝配對象。 滾針軸承可分為具內圈（NA）和不具內圈（RNA）兩種結構。如果機軸上的滾道可以淬硬及研磨，則宜用無內圈的滾針軸承，由于不需內圈，因此機軸直徑可以加大，剛性也可增加。機軸相對于軸承箱的軸向位移量則由軸向滾道寬度決定。只需將機軸滾道機削加工到適當?shù)某叽绾托螤罹?，即可獲得具有較高運轉精度的軸承配置。若機軸淬硬及研磨機軸不可能，或不經(jīng)濟時，可采用帶內圈的滾針軸承。這時機軸對軸承箱的軸向位移限制在一定的限度內。若需要較大的位移，可使用加長型內圈取代標準內圈。滿裝滾針軸承：分為RNAV（無內圈）、NAV（帶內圈）兩種。不帶保持架，裝滿滾針，適用于截面高度較低，而又需承受較大載荷的場合。 滾針軸承一般只承受徑向負荷，不能承受軸向負荷。當有軸向負荷時，應和其它軸承組合使用，它不限制軸或外殼的軸向位移。安裝軸承時，應注意軸和殼孔中心的平行，軸承的外圈軸線和內圈軸線不允許傾斜，否則會使?jié)L針和滾道面的線接觸破壞。滾針軸承的極限轉速較低，在主機轉速較高的情況下，應盡量選用帶保持架的滾針軸承。和其它類型的滾動軸承相比，在徑向尺寸相同的情況下，滾針軸承的負荷容量最大，它的剛性較高，但摩擦力矩也較大。 ⑹國內發(fā)展： 在國內，南通市工農路正揚商務有限公司已于 2005年9月23日在《商貿機會——中國軸承機械網(wǎng)》發(fā)布關于自動滾針軸承裝針機（專利）的技術轉讓信息，尋求商業(yè)合作。但是使用效果仍不能令人滿意，所以我們對此項課題進行深入的專門設計研究。 3工作內容和要求： ⑴設計要求： ① 裝針機以CA141汽車傳動軸中的萬向節(jié)滾針軸承為裝配件。 ② 機械手每分鐘裝配成品十只。 ⑵工作量： ① 主機及零部件設計4張A0圖紙（草圖）。 ② 設計說明書一份（20000字）。 ③ 外文翻譯（5000字）。 ④ 上機繪制4張A0圖紙（CAD）。 4課題的重點和難點： ⑴課題重點： 本課題內容為設計研究CA141汽車傳動軸中萬向節(jié)滾針軸承的自動裝針機。整個裝配系統(tǒng)采用臥式裝針方式，軸承外圈采用直立狀態(tài)，開口端正對滾針進給端，滾針采用橫向進給方式，即采用一特殊裝配裝置使?jié)L針安排成圓周均布狀態(tài)，其圓周直徑和軸承外圈內壁直徑相同，然后采用一推套把滾針推入軸承內，滾針只需排入軸承內壁即可，從而完成整個裝配過程。 為了實現(xiàn)上述方案，本裝配系統(tǒng)采用五大機構：滾針的自動上料機構，軸承外圈的上料機構，裝配和卸料裝置，凸輪機構，傳動系統(tǒng)。滾針需要整齊的排序，此機構采用槽隙定向的上料機構原理，采用一特制齒形輪進行上料，軸承外圈上料機構采用重心偏移法定向的料斗裝置原理，具體采用特制一斜邊推塊上料機構，裝配和卸料機構采用一汽實習時所見之裝配原理，并進一步改進而成。為了實現(xiàn)裝配和卸料機構中推套的運動，采用一圓柱凸輪擺桿機構。由于本系統(tǒng)所需轉速低，各軸之間傳動比要求低，所以采用鏈傳動，并且結構簡單緊湊，對本系統(tǒng)特別適用。 因此，解決滾針的自動上料機構，軸承外圈的上料機構，裝配和卸料裝置，凸輪機構，傳動系統(tǒng)五大機構的典型機構設計成為本研究課題的重點。 ⑵課題難點： 本課題設計的自動機床主要包含兩部分裝置：自動裝配工件裝置和自動裝卸工件裝置。如果設計過程中其中一部分功能不能實現(xiàn)，就只能稱之為半自動機床，從而也就不能完成連續(xù)的加工循環(huán)，因此兩部分相輔相成，缺一不可。所以如何選擇滾針的自動上料機構，軸承外圈的上料機構，裝配和卸料裝置，凸輪機構，傳動系統(tǒng)五大機構的設計方案，并實現(xiàn)整個系統(tǒng)的全自動化成為了本研究課題的難點。 5可能用到的主要知識和技能： 機械原理，機械設計，機械制造，C語言程序設計，工程圖學，機床自動化與自動線知識，自動裝配知識，機電一體化知識，AutoCAD 繪圖技能，CATIA建模能力，ANSIS有限元分析，ADAMS仿真分析等技能。 6需要自學的知識和技能： 機床自動化與自動線知識，自動裝配知識，機電一體化知識，AutoCAD 繪圖技能，CATIA建模能力，ANSIS有限元分析，ADAMS仿真分析等技能。 二 工作計劃： 調研，譯文，參考資料 總體布置，草圖，開題報告 總體設計，總裝圖 部件設計，相關計算 零部件設計，論文 修改，完善圖紙、論文，準備答辯 三 參考文獻： 1 [英] R.M.韋布， B.D.喬特.自動裝配圖集——料斗進給裝置與控制系統(tǒng).上海：上?？茖W技術出版社，1983.7 2 [英] R.M.韋布，B.D.喬特.自動裝配圖集——傳送機構.上海：上?？茖W技術出版社，1983.7 3 [英] R.M.韋布，B.D.喬特.自動裝配圖集——定向機構與擒縱裝置. 上海：上?？茖W技術出版社，1983.7 4 [英] R.M.韋布，B.D.喬特.自動裝配圖集——工件移置機構.上海：上?？茖W技術出版社，1983.7 5 華中工學院機械制造教研室.機床自動化與自動線.北京：機械工業(yè)出版社，1981.3 6 工業(yè)機械手圖冊.北京：機械工業(yè)出版社，1978 7 Techniques in automated assembling— the state of the art，12th June 1985，The Bowater Conference Centre，Knightsbridge，London，UK 8 An automated assembly system for a microassembly 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Mardanov，J. Seyfried and S. Fatikow 9 A microrobot-based automated micromanipulation station for assembly of microsystems，Computers in Industry，Volume 36，Issues 1-2，30 April 1998，Pages 155-162，Sergej Fatikow and Mirko Benz 8