裝配圖滾針軸承自動(dòng)裝針機(jī)設(shè)計(jì)

裝配圖滾針軸承自動(dòng)裝針機(jī)設(shè)計(jì),裝配,圖滾針,軸承,自動(dòng),裝針機(jī),設(shè)計(jì) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 開題報(bào)告 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 班 級(jí)： 專 業(yè)： 指導(dǎo)教師： 一 課題介紹： 1課題名稱：滾針軸承自動(dòng)裝針機(jī)設(shè)計(jì) 2課題背景： ⑴課題來源： 本課題來源于中國第一汽車集團(tuán)公司（FAW）,專為CA141汽車傳動(dòng)軸中萬向節(jié)滾針軸承的裝配過程設(shè)計(jì)的自動(dòng)裝針機(jī)。自動(dòng)滾針軸承裝針機(jī)能有效解決人工裝針?biāo)俣嚷细衤实偷葐栴}，該機(jī)可裝配各種規(guī)格的滾針軸承。 ⑵機(jī)床和機(jī)床自動(dòng)線： 機(jī)床和機(jī)床自動(dòng)線是一種專用高效自動(dòng)化技術(shù)裝備，目前，由于它仍是大批量機(jī)械產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)高效、 高質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性生產(chǎn)的關(guān)鍵裝備，因而被廣泛應(yīng)用于汽車、拖拉機(jī)、內(nèi)燃機(jī)和壓縮機(jī)等許多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。其中 ，特別是汽車工業(yè)，是機(jī)床和自動(dòng)線最大的用戶。如德國大眾汽車廠在Salzgitter的發(fā)動(dòng)機(jī)工廠，90年代初所采用的金屬切削機(jī)床主要是自動(dòng)線(60%)、組合機(jī)床(20%)和加工中心(20%)。顯然，在大批量生產(chǎn)的機(jī)械工業(yè)部門，大量采用的設(shè)備是機(jī)床和自動(dòng)線。因此，機(jī)床及其自動(dòng)線的技術(shù)性能和綜合自動(dòng)化水平，在很大程度上決定了這些工業(yè)部門產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)生產(chǎn)組織的結(jié)構(gòu)，也在很大程度上決定了企業(yè)產(chǎn)品的競爭力。 使用專用自動(dòng)化機(jī)床是大批量生產(chǎn)提高生產(chǎn)率降低成本的重要途徑。專用自動(dòng)化機(jī)床往往具有投資省，見效快等特點(diǎn)，因而在大批量生產(chǎn)中被廣泛采用。自動(dòng)機(jī)床或半自動(dòng)機(jī)床主要用于軸類和盤套類零件的加工和裝配自動(dòng)化。這類機(jī)床的最大特點(diǎn)是可以根據(jù)生產(chǎn)裝配需要，在更換或調(diào)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(chǎn)裝配。因此，這類機(jī)慶使用比較廣泛。 專用機(jī)床是按一種零件（或一組相似的零件）的一個(gè)加工工序而專門設(shè)計(jì)制造的自動(dòng)化機(jī)床。專用機(jī)床的結(jié)構(gòu)和部件大都是專門和單獨(dú)制造的這類機(jī)床的，這類機(jī)床的設(shè)計(jì)制造往往時(shí)間較長，投資也較大，因此采用這類機(jī)床時(shí)，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(diǎn)外，還必須結(jié)構(gòu)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(jìn)行必要的工藝試驗(yàn)，保證專用機(jī)床所采用的加工工藝先進(jìn)可靠，所完成的工序加工精度穩(wěn)定；在機(jī)床上采用一些新的結(jié)構(gòu)方案時(shí)，必須進(jìn)行結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn)，待取得較好的結(jié)果后，方能在機(jī)床上采用；必須進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。只有在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上效果明顯，才能采用專用機(jī)床實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化。 自動(dòng)線是由流水生產(chǎn)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(chǎn)的序幕。福特流水線的主要內(nèi)容可以包括以下兩個(gè)方面： ①實(shí)施零件和產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)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(rèn)為首先要將生產(chǎn)集中于唯一最佳的產(chǎn)品型號(hào)，提出了所謂的“單一產(chǎn)品原則”，福特汽車公司曾在20 年間連續(xù)生產(chǎn)T型汽車，由此而奠定了現(xiàn)代流水生產(chǎn)線的基礎(chǔ)。這種“單一產(chǎn)品原則”在當(dāng)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(dāng)時(shí)的經(jīng)濟(jì)條件下卻適應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)化是產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化的進(jìn)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(kuò)大生產(chǎn)批量，零件標(biāo)準(zhǔn)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(shè)備和工具，從而達(dá)到生產(chǎn)的高效率。由于工人的作業(yè)活動(dòng)是不斷地重復(fù)同一作業(yè)，所以作業(yè)和操作也可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。 ②創(chuàng)造了流水作業(yè)的生產(chǎn)方法，建立了傳送帶式的流水生產(chǎn)線。由于傳送帶的廣泛應(yīng)用，使得原材料均可在使用機(jī)械裝置搬運(yùn)的移動(dòng)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(dòng)裝配法完成。由于把生產(chǎn)工序分細(xì)，大大提高了操作熟練程度和勞動(dòng)生產(chǎn)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(yīng)用，使生產(chǎn)過程的各項(xiàng)作業(yè)能在同一時(shí)間進(jìn)行，并且各種零部件在各條流水線的投入和產(chǎn)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(chǎn)體系。 自動(dòng)線生產(chǎn)是指工件按照一定的工藝路線，順序地通過各個(gè)工作地，并按照一定的生產(chǎn)速度(節(jié)拍)完成工藝作業(yè)的連續(xù)重復(fù)自動(dòng)生產(chǎn)的一種生產(chǎn)組織形式。自動(dòng)線生產(chǎn)的基本特征如下： ①工作地專業(yè)化程度高，在自動(dòng)線上固定地生產(chǎn)一種或幾種工件，而在每個(gè)工作地上固定完成一道或幾道工序。 ②生產(chǎn)具有明顯的節(jié)奏性，即按照節(jié)拍進(jìn)行生產(chǎn)。所謂節(jié)拍，是指自動(dòng)線上出產(chǎn)相鄰兩件制品的時(shí)間間隔。 ③各道工序的工作地設(shè)備數(shù)量與該工序單件工時(shí)的比值相一致( 若不一致則需要臨時(shí)緩沖庫) 。 ④工藝過程是封閉的，并且工作地設(shè)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(gè)工序轉(zhuǎn)到下個(gè)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(shí)間和機(jī)床設(shè)備加工的間斷時(shí)間，生產(chǎn)過程具有高度的連續(xù)性。 ⑥工件從進(jìn)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(dòng)完成，這種自動(dòng)過程不僅包括工件的流動(dòng)自動(dòng)化控制，還包括機(jī)床的加工全過程的自動(dòng)化控制。 僅滿足上述前面6項(xiàng)特征的生產(chǎn)線，只能稱之為流水生產(chǎn)線，還不能稱之為自動(dòng)生產(chǎn)線。加工設(shè)備由專用自動(dòng)化機(jī)床或組合機(jī)床組成的，能加工固定一種或少數(shù)幾種相似零件的自動(dòng)線稱之為剛性自動(dòng)線。加工設(shè)備由數(shù)控機(jī)床或加工中心等組成的可加工多品種少批量零件的自動(dòng)線稱之為柔性自動(dòng)線。 在剛性自動(dòng)化生產(chǎn)條件下，生產(chǎn)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(shè)備專業(yè)化水平、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、增加產(chǎn)量、降低產(chǎn)品成本、提高生產(chǎn)的自動(dòng)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(shè)備高度專用化，對(duì)產(chǎn)品的變化缺乏適應(yīng)力；一旦在某處發(fā)生設(shè)備故障，就有可能導(dǎo)致全線停車，帶來較大的損失；生產(chǎn)率的調(diào)整幅度不可能很大；技術(shù)改造困難較大等等。 ⑶我國軸承制造業(yè)現(xiàn)狀： 軸承是關(guān)系國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵機(jī)械基礎(chǔ)件，其技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量對(duì)主機(jī)的性能和質(zhì)量有著重要的影響，被譽(yù)為機(jī)械的“關(guān)節(jié)”。改革開放以來，我國軸承產(chǎn)品水平和制造技術(shù)水平有了長足進(jìn)步，與重點(diǎn)主機(jī)配套能力有了很大提高。但與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比，我國軸承制造業(yè)的整體水平還存在著相當(dāng)大的差距——組織結(jié)構(gòu)散亂差，重復(fù)建設(shè)嚴(yán)重，生產(chǎn)集中度低；產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平低，新產(chǎn)品開發(fā)跟不上主機(jī)發(fā)展需求；制造技術(shù)落后，尺寸散差大，振動(dòng)噪聲大，性能一致性差，壽命可靠性低；產(chǎn)品檔次低，價(jià)格亂，競相壓價(jià)爭市場，國際競爭能力差。為主機(jī)配套和維修的一些高技術(shù)含量的軸承主要依靠進(jìn)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(jī)械工業(yè)發(fā)展的重要因素之一。 ⑷軸承裝配自動(dòng)線： 國家已將汽車制造業(yè)列為國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，我國目前的汽車保有量為2500～3000萬輛，年產(chǎn)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(shù)水平和自動(dòng)化程度已經(jīng)迫在眉睫。軸承屬于量大面廣通用性強(qiáng)的機(jī)械基礎(chǔ)件，軸承套圈一般以軸對(duì)稱的多個(gè)回轉(zhuǎn)面、環(huán)面的相互組合為其主要的幾何特征，特別適合自動(dòng)化裝配。 軸承裝配（含軸承成品的自動(dòng)檢測、自動(dòng)包裝）自動(dòng)線一直是困擾著技術(shù)進(jìn)步的難題。在國外著名的軸承公司，這項(xiàng)技術(shù)已實(shí)際成功應(yīng)用多年。而國內(nèi)靠國外引進(jìn)，而使用效果仍不能令人滿意。因而研發(fā)軸承裝配自動(dòng)生產(chǎn)線，并與軸承的磨削自動(dòng)生產(chǎn)線有機(jī)連接，對(duì)于提高軸承的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，減少工序流動(dòng)中的軸承零件的數(shù)量，減少人工干預(yù)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(dòng)裝配線各有特點(diǎn)，因而軸承行業(yè)對(duì)軸承裝配的數(shù)控設(shè)備的多樣性提出了要求。 ⑸萬向節(jié)滾針軸承特點(diǎn)： 目前后驅(qū)動(dòng)汽車上應(yīng)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(gòu)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(dāng)軸頭接入萬向節(jié)叉時(shí)，十字軸與萬向節(jié)叉之間就可以有相對(duì)旋轉(zhuǎn)，也就產(chǎn)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(dòng)，這樣就適應(yīng)了夾角和距離同時(shí)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(shè)計(jì)的裝配對(duì)象。 滾針軸承可分為具內(nèi)圈（NA）和不具內(nèi)圈（RNA）兩種結(jié)構(gòu)。如果機(jī)軸上的滾道可以淬硬及研磨，則宜用無內(nèi)圈的滾針軸承，由于不需內(nèi)圈，因此機(jī)軸直徑可以加大，剛性也可增加。機(jī)軸相對(duì)于軸承箱的軸向位移量則由軸向滾道寬度決定。只需將機(jī)軸滾道機(jī)削加工到適當(dāng)?shù)某叽绾托螤罹?，即可獲得具有較高運(yùn)轉(zhuǎn)精度的軸承配置。若機(jī)軸淬硬及研磨機(jī)軸不可能，或不經(jīng)濟(jì)時(shí)，可采用帶內(nèi)圈的滾針軸承。這時(shí)機(jī)軸對(duì)軸承箱的軸向位移限制在一定的限度內(nèi)。若需要較大的位移，可使用加長型內(nèi)圈取代標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)圈。滿裝滾針軸承：分為RNAV（無內(nèi)圈）、NAV（帶內(nèi)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(fù)荷，不能承受軸向負(fù)荷。當(dāng)有軸向負(fù)荷時(shí)，應(yīng)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(shí)，應(yīng)注意軸和殼孔中心的平行，軸承的外圈軸線和內(nèi)圈軸線不允許傾斜，否則會(huì)使?jié)L針和滾道面的線接觸破壞。滾針軸承的極限轉(zhuǎn)速較低，在主機(jī)轉(zhuǎn)速較高的情況下，應(yīng)盡量選用帶保持架的滾針軸承。和其它類型的滾動(dòng)軸承相比，在徑向尺寸相同的情況下，滾針軸承的負(fù)荷容量最大，它的剛性較高，但摩擦力矩也較大。 ⑹國內(nèi)發(fā)展： 在國內(nèi)，南通市工農(nóng)路正揚(yáng)商務(wù)有限公司已于 2005年9月23日在《商貿(mào)機(jī)會(huì)——中國軸承機(jī)械網(wǎng)》發(fā)布關(guān)于自動(dòng)滾針軸承裝針機(jī)（專利）的技術(shù)轉(zhuǎn)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(duì)此項(xiàng)課題進(jìn)行深入的專門設(shè)計(jì)研究。 3工作內(nèi)容和要求： ⑴設(shè)計(jì)要求： ① 裝針機(jī)以CA141汽車傳動(dòng)軸中的萬向節(jié)滾針軸承為裝配件。 ② 機(jī)械手每分鐘裝配成品十只。 ⑵工作量： ① 主機(jī)及零部件設(shè)計(jì)4張A0圖紙（草圖）。 ② 設(shè)計(jì)說明書一份（20000字）。 ③ 外文翻譯（5000字）。 ④ 上機(jī)繪制4張A0圖紙（CAD）。 4課題的重點(diǎn)和難點(diǎn)： ⑴課題重點(diǎn)： 本課題內(nèi)容為設(shè)計(jì)研究CA141汽車傳動(dòng)軸中萬向節(jié)滾針軸承的自動(dòng)裝針機(jī)。整個(gè)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(duì)滾針進(jìn)給端，滾針采用橫向進(jìn)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(nèi)壁直徑相同，然后采用一推套把滾針推入軸承內(nèi)，滾針只需排入軸承內(nèi)壁即可，從而完成整個(gè)裝配過程。 為了實(shí)現(xiàn)上述方案，本裝配系統(tǒng)采用五大機(jī)構(gòu)：滾針的自動(dòng)上料機(jī)構(gòu)，軸承外圈的上料機(jī)構(gòu)，裝配和卸料裝置，凸輪機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)系統(tǒng)。滾針需要整齊的排序，此機(jī)構(gòu)采用槽隙定向的上料機(jī)構(gòu)原理，采用一特制齒形輪進(jìn)行上料，軸承外圈上料機(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)，裝配和卸料機(jī)構(gòu)采用一汽實(shí)習(xí)時(shí)所見之裝配原理，并進(jìn)一步改進(jìn)而成。為了實(shí)現(xiàn)裝配和卸料機(jī)構(gòu)中推套的運(yùn)動(dòng)，采用一圓柱凸輪擺桿機(jī)構(gòu)。由于本系統(tǒng)所需轉(zhuǎn)速低，各軸之間傳動(dòng)比要求低，所以采用鏈傳動(dòng)，并且結(jié)構(gòu)簡單緊湊，對(duì)本系統(tǒng)特別適用。 因此，解決滾針的自動(dòng)上料機(jī)構(gòu)，軸承外圈的上料機(jī)構(gòu)，裝配和卸料裝置，凸輪機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)系統(tǒng)五大機(jī)構(gòu)的典型機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)成為本研究課題的重點(diǎn)。 ⑵課題難點(diǎn)： 本課題設(shè)計(jì)的自動(dòng)機(jī)床主要包含兩部分裝置：自動(dòng)裝配工件裝置和自動(dòng)裝卸工件裝置。如果設(shè)計(jì)過程中其中一部分功能不能實(shí)現(xiàn)，就只能稱之為半自動(dòng)機(jī)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(dòng)上料機(jī)構(gòu)，軸承外圈的上料機(jī)構(gòu)，裝配和卸料裝置，凸輪機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)系統(tǒng)五大機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，并實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的全自動(dòng)化成為了本研究課題的難點(diǎn)。 5可能用到的主要知識(shí)和技能： 機(jī)械原理，機(jī)械設(shè)計(jì)，機(jī)械制造，C語言程序設(shè)計(jì)，工程圖學(xué)，機(jī)床自動(dòng)化與自動(dòng)線知識(shí)，自動(dòng)裝配知識(shí)，機(jī)電一體化知識(shí)，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(xué)的知識(shí)和技能： 機(jī)床自動(dòng)化與自動(dòng)線知識(shí)，自動(dòng)裝配知識(shí)，機(jī)電一體化知識(shí)，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(jì)劃： 調(diào)研，譯文，參考資料 總體布置，草圖，開題報(bào)告 總體設(shè)計(jì)，總裝圖 部件設(shè)計(jì)，相關(guān)計(jì)算 零部件設(shè)計(jì)，論文 修改，完善圖紙、論文，準(zhǔn)備答辯 三 參考文獻(xiàn)： 1 [英] R.M.韋布， B.D.喬特.自動(dòng)裝配圖集——料斗進(jìn)給裝置與控制系統(tǒng).上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1983.7 2 [英] R.M.韋布，B.D.喬特.自動(dòng)裝配圖集——傳送機(jī)構(gòu).上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1983.7 3 [英] R.M.韋布，B.D.喬特.自動(dòng)裝配圖集——定向機(jī)構(gòu)與擒縱裝置. 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1983.7 4 [英] R.M.韋布，B.D.喬特.自動(dòng)裝配圖集——工件移置機(jī)構(gòu).上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1983.7 5 華中工學(xué)院機(jī)械制造教研室.機(jī)床自動(dòng)化與自動(dòng)線.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1981.3 6 工業(yè)機(jī)械手圖冊.北京：機(jī)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 station，Computers in Industry，Volume 38，Issue 2，March 1999，Pages 93-102 ，A. 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