试析深沟球轴承自动装配机合套系统的机械结构设计

试析深沟球轴承自动装配机合套系统的机械结构设计

毛洪伟

广东绿通新能源电动车科技股份有限公司 广东东莞 523000

摘要：现阶段各地轴承厂多为微型轴承产品制造企业，轴承产量大，以往手工装配普遍存在着低效率问题，无法满足实际需求。所以，研发自动化装配线是企业实现高效率生产的重点方向。鉴于此，本文主要围绕着适用于深沟球类型轴承当中自动化的装配机一种合套系统，对其内部的机械结构展开设计分析和探讨工作，旨在为业内相关人士提供参考。

关键词：自动装配机；深沟球轴承；机械结构；合套系统；结构设计

前言

针对深沟球轴承产品生产制造而言，自动化装配机的合套系统属于企业所需用到的重要系统，为确保该系统能够更加高效地运行，满足轴承产品实际的生产需求，则需对其内部主要机械结构予以合理设计。因而，针对深沟球轴承自动化装配机合套系统的机械结构合理设计开展综合分析，有着一定的现实意义和价值。

1、工况

本地现有某轴承制造企业主要生产制造的619/9型号深沟球轴承，此次主要是与此轴承产品生产制造所需自动化装配机当中合套系统开展实践研究，将自动装配总体速度及精度提升。表1所显示的是此轴承各项参数情况。图1所显示的是此次所研发设计深沟球轴承自动化装配机的整套系统的架构情况。该系统属于自动化装配机的重要构成，负责确定深沟球轴承产品包含滚动体、内外圈等基础件实际的装配位置，对此系统的研发设计主要是为确保产品品质和生产制备效率得到提升，让轴承生产制造企业能够更加适应于当前国际市场实际需求，在激烈竞争环境当中立于不败之地，具体设计及其分析如下：

表1 轴承各项参数值

图1 系统整体架构示意图

2、实例分析

2.1系统内部主要构成部分

针对此轴承的合套系统当中，所设模块主要除了内/外圈进料之外，还有内/外圈合套及滚动体的入料等模块。配置8个核心机构协同化运作，则设备就能够合套运行。此合套系统基本功能如下：内外圈需要进入至所需点位；测定内外圈实际尺寸；机械手负责自动完成夹紧定位；结合游隙自动完成滚珠输送作业；自动实施送料作业[1]。图2可见此合套系统整个机械结构情况，设有内/外圈进料、检测这三个不同机构。图2当中所显示的1~6依次是外/内圈进料作业机构——现场检测作业机构——中转作业机构——机械手作业机构——滚珠进料作业机构。

图2系统内部的机械结构情况示意图

2.2关键部件内部机械结构详细设计分析

轴承整个合套系统当中，以内/外圈进料功能模块为核心，下面是对此功能模块整体机械结构进行详细设计及其分析，具体如下：针对外圈进料方面：针对轴承外圈部位入料机构，操作人员要把轴承外圈部分放到机械手可以轻松夹持点位，需配置料仓上料、料斗上料这两种设施设备。对应料仓上料设备，它属于半自动化设备，该设备应用之下，零件不能自行定位，要在人工辅助下才能够放置于固定料仓位置，再借由设备将各个零件放置于对应工装当中；此设备实操便捷，适用性、安全性、耐久性方面优势都比较显著；针对料斗上料机械设备方面，在实操方式上主要是操作人员随意地把工件批量化倒入进料斗当中，方向固定的对应机构自动确定无规律化放置工件具体方向情况，确保所有工件都能够依照着预设方向自动完成排序操作，依照着预设频率把工件送入到机床夹具当中[2]；方向未固定工件，则在退出之后重新被放回至料斗当中，此设备有较高自动化的运行水平。经对比分析可了解到，料仓上料适用于工件形状较高难度、重量和尺寸较大、加工作业时间久的情况下；针对料斗上料机械设备，则比较适宜应用到工件形状呈较低难度、重量和尺寸均比较小、加工作业用时短、要经常进行进料操作的情况下。针对619/9型号的深沟球此类轴承产品，在外圈直径数值为20mm，外观形状相对简单，是一类轻重零件，比较适合配置料斗上料作业所有的机械设备。但料斗机械设备运行时候比较容易致使轴承外圈出现程度不同的受损情况，所以，需要对设备开展改造设计之后才能够正式投用。如图3为外圈部位进料机构改造设计结构情况，从1~4依次是推料板——内圈进料作业滚道——外圈进料作业滚道——推料气缸——转盘电机。待整体改造之后，此机构在运作原理上则主要是外圈初始时候可随意被放进进料的转盘之中，借由转盘内部的电机转动作用，中央转盘随即运作，进料转盘所设锥板就会依次排列所有的外圈。处于进料转盘位置一侧的隔板设备，能够把外圈导入对应的进料滚道处。而外圈就能够通过滚道被带入推料板，启动运行该推料气缸。针对此机构运行动作主要是把外圈直接推至所要求点位，而后，返回原位。所要求点位外圈直接被下个操作工位取走，经持续运动之后，被推至外圈的对应点位。

图3外圈进料作业机构经改造之后的结构情况示意图

（2）针对内圈进料作业方面：此进料机构之下，内圈装配对于外径精度上往往要求高，需要先测定获取外径尺寸。借由料斗或者料仓开展自动化的进料作业期间往往会损伤到该内圈外径。故可不考虑实行外圈进料这种作业方式。内圈进料实践中，应当依照内圈外径相关的精度要求，科学拟定相应的设计方案：步进转盘结构，主要是借助重力来推动运动，在结构重量上往往较轻，转盘辅助下，所有工件传至所要求的工位处，垂直料仓能够借由重力作用，使工件滑入整个的转盘之中，转盘转动，则工件就可被逐个传递进料；针对悬臂形式的支杆进料作业机构，其比较适宜环状工件，且工件容量往往较大。步进推板在进给一次之后，就会有一个工件直接掉进料道当中，推完之后再装入工件，作业效率普遍较低。经此次对比分析发现，悬臂支杆这种进给机构比较适合环状工件情况下应用，步进转盘这种进料机构则适合多工位协同传递工件情况下应用，在设计该内圈进料作业机构时可综合这两种不同方案优劣势予以组合设计应用。此次对于619/9型号深沟球轴承当中内圈进料机构所开展的改造设计之后的结构情况可见图4。图中的1~4依次是内圈进料对应的导柱作业/棘轮棘爪形式推料作业/翻转角度作业等机构，还有支架。经改造设计之后整个机构运作原理，即先把内圈逐一装入导柱上面，导柱装设内侧部位进料导柱作业机构

[3]。设备测得整个内圈点位，翻转角度整个作业机构及气缸启动运行，内圈上旋90°度对应的水平点位，由下个工序直接取走该内圈，气缸最终归位。循环往复作业操作，测得导柱处无内圈情况下，棘轮棘爪类型作业机构将转盘旋转至45°，则换新导柱，再把内圈导柱直接换成内部无零件的新导柱，如此往复作业，内圈自动化的进料作业即可完成。

图4改造设计之后内圈进料机构内部机械结构具体情况示意图

3、小结

总而言之，此次所研发设计深沟球轴承的合套系统，针对其内部机械结构主体部分设计当中，主要选用改进设计过后料斗进料作业机构，确保轴承外圈后期阶段不会受损；同时，为确保轴承内圈达到更高进料效率，则对内圈部位进料机构当中配置棘轮棘爪作业机构实施有效分度，将导杆数量增加，该部分机构改造设计及应用，能够为设备后期投产运行提供更多有价值的原始数据参考。

参考文献：

[1]沈玲.深沟球轴承自动装配系统中钢珠均分装置的结构研究[J].造纸装备及材料,2023,52(8):19-21.

[2]黄鹏.单机自动化上下料系统机械结构设计及机器手臂动态特征有限元分析[J].电气传动自动化,2022(005):044.

[3]高金龙，章剑，王冬冬.一种异形球轴承半自动装配合套设备及其使用方法:CN202210855486.1[P].CN202210855486.1.2024.