6203深沟球轴承.doc

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1、本科论文目 录摘 要1Abstract2引 言31 轴承自动装配机概述41.1 轴承自动装配机简介41.2 轴承自动装配机国内外研究现状41.2.1轴承自动装配机国内研究现状41.2.2轴承自动装配机国外研究现状41.3 轴承自动装配机设计研究目的与意义51.3.1背景课题51.3.2研究目的与意义51.4论文的主要研究内容61.4.1研究内容61.4.2设计要求61.4.3预期研究成果82 深沟球轴承总体方案设计102.1 深沟球轴承的装配方法102.2 深沟球轴承的装配工艺过程102.3 装配前轴承内外圈的等级划分122.4 深沟球轴承装配机的总体设计142.4.1深沟球轴承装配机的设计思

2、路142.4.2全自动深沟球轴承装配机结构设计整体装配图153 装配机构及检测装置的结构设计173.1 入钢珠机构的设计173.2 分钢珠机构设计183.3 入保持器结构的设计203.3.1入保持器A片203.3.2入保持器B片223.4 保持器组合机构的设计233.5 铆接装置的设计253.5.1 铆合工作原理253.5.2 铆接力的计算273.5.3 铆接成形力的计算283.5.4 液压缸的选择293.5.5 铆钉铆接成形过程中对板的分布压力的计算303.5.6 铆接压力最大时铆钉的应力、应变分析313.5.7 铆钉机松开后铆钉的应力应变分析323.5.8 铆接的重要性与结构工艺性分析33

3、3.6 翻转机构的设计383.7铆接检查结构的设计383.8 轴承传送装置的设计393.8.1传送装置的整体设计393.8.2 传动凸轮的设计403.8.3各个抓手头的介绍45参考文献48结 论49致 谢50本科论文摘 要本次毕业设计是根据深沟球轴承装配的每个步骤，综合现代机械设计制造及其自动化原理而设计的。是一台主要针对深沟球轴承的综合装配机械，可以完成深沟球轴承从外环、内环、钢珠的单体到轴承装配体的步骤。解决了针对手工装配带来的诸如清洁度、装配精准度和锈蚀等许多问题。本机械大量的运用了PLC控制液压气压元件实现运动，机构较为复杂。本设计是只针对机械结构入钢珠装置、分钢珠装置、入保持器及保持

4、器组合装置、铆接装置、铆接检测装置、轴承传送装置等部分的设计。关键词： 入钢珠 分钢珠 保持器 检测装置 传送装置Abstract This graduation project is designed according to every step of deep groove ball bearing assembly, integrating modern mechanical design and manufacturing and its automation principle.It is a comprehensive assembly machine mainly for de

5、ep groove ball bearing, which can complete the steps from the single body of outer ring, inner ring and steel ball to the bearing assembly body.It solves many problems such as cleanliness, assembly accuracy and corrosion caused by manual assembly.This machine uses a large number of PLC control hydra

6、ulic pressure components to achieve movement, the mechanism is more complex.This design is only for the mechanical structure into the ball device, sub ball device, into the holder and holder combination device, riveting device, riveting detection device, bearing transmission device and other parts o

7、f the design.Key words: into the ball sub ball holder detection device conveyor引 言 轴承的需求量在国内外都是与日俱增的。然而在其整个装配过程中，国内以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。 轴承自动装配机的工作性能和质量是直接受滚动轴承的技术水平和质量的影响的。因此在轴承工业的发展中，制造技术的变革十分重要。对于滚动轴承而言，它是一种工序多、连续大批量生产的标准产品，因此对于其制造方式也有它的特殊

8、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 4060，装配工作量约占整个产品制造工作量的 2070，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

9、械产生了巨大的变革并焕发出新的活力。1 轴承自动装配机概述1.1 轴承自动装配机简介轴承自动装配机是指将产品的若干个零部件通过紧配、卡扣、螺纹连接、粘合、铆合、焊接等方式组合到一起得到符合预定的尺寸精度及功能的成品（半成品）的机械设备。由人工处理（接触、整理、抓取、移动、放置、施力等）每一个零部件而实现的装配，严格的讲，只能称为人工装配。不需要由人工处理（接触、整理、抓取、移动、放置等）零部件而完成的装配，可称为自动装配。介于两者之间的为半自动装配。1.2 轴承自动装配机国内外研究现状1.2.1轴承自动装配机国内研究现状据统计，在汽车、农机、家电行业劲爆需求下，2020年小型轴承需求量大增，去

10、年轴承产量达150亿套，同比增长36.36%，全年实现利润65亿元，较前年过年增长38.3%。我国轴承行业今年发展迅猛，微小型轴承产品的技术水平已经接近国际水平，在全球微小型市场中占据稳定地位。因此对于轴承自动装配机的需求量也大大加强。尽管我国轴承行业近年来发展迅速，但是主要集中在普通轴承领域，与世界轴承强国相比，需求要靠进口来满足。其中，精密级和大型轴承需求复合增速达20左右。在总需求中，机床用精密轴承、工程机械、重型轧机大型轴承、高科技用轴承等市场需求旺盛。因此对于轴承自动装配机的配置也越来越高。1.2.2轴承自动装配机国外研究现状国外轴承工业在国民经济中的地位和作用轴承是当代机械设备中一

11、种举足轻重的零部件，它广泛应用于工业、农业、交通运输、国防等众多领域，与国民经济发展息息相关。世界轴承工业兴起于十九世纪末期到二十世纪初期。1880年英国开始生产轴承，1883年德国建立了世界上首家轴承公司，1889年美国开办了ND轴承厂，欧美其它大型轴承企业基本上都在二十世纪初叶奠定了现今的基础。日本轴承工业形成于欧美之后，1910年瑞典SKF公司向日本提供样品，使轴承第一次单独在日本露面。其后，日本NSK、NTN等轴承公司先后于1914年和1918年建立。第三世界国家的轴承工业起步更晚，与其整个科学技术和机械工业一样，处于相对落后的局面。但是对于轴承自动装配机的要求却越来越高。由于我国轴承

12、工业发展跟不上，强力拉动了轴承的进口。如在高速铁路的大发展中，时速200公里以上的动车组用轴承全部为进口。因此研制出符合我国国情的全自动深沟球轴承装配设备已成为我国工业产品质量水平的一项重要指标。1.3 轴承自动装配机设计研究目的与意义1.3.1背景课题由于我国轴承工业发展并不是很发达，大大拉动了轴承的进口。比如在高铁的大发展，时速200公里以上的动车组所用的轴承均为进口。因此尽快研制出符合我国国情的全自动深沟球轴承装配设备已成为我国工业产品质量水平的一项重要指标。由于本人与华丰机械有限公司实习，主要以深沟球轴承装配机操作工作，因此本课题通过研究轴承装配机的工作原理，开发一种集入钢珠、分钢珠、

13、入保持器、保持器铆接、智能检测等功能于一体的全自动深沟球轴承装配机的虚拟样机为我国的高端轴承产品闯入国际市场提供保证。1.3.2研究目的与意义目前在我国的轴承生产企业中，多数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要借助手工操作。但是随着各行业的发展，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，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、自动化尤为重要。因此研制出符合我国国情的全自动深沟球轴承装配设备已成为我国工业产品质量水平的一项重要指标。本课题通过研究轴承装配机的工作原理，开发一种集入钢珠、

14、分钢珠、入保持器、保持器铆接、智能检测等功能于-体的全自动深沟球轴承装配机。全自动深沟球轴承装配机运用PLC为核心的自动控制系统，使轴承装配实现高度的自动化和一定程度的智能化，用自动化设备代替人工操作，用性能优良的装备代替陈旧设备，改变生产工序分散状况,组建生产线。这样大大提高轴承装配的生产率，缩短轴承的生产周期,降低工人的劳动强度。具体研究内容如下：深沟球轴承装配机各部件的结构设计。明确各功能部件的工作原理，结构设计及安装调试。传动装置的设计。包括各传动部分所需时间，电动机的选择，变速箱的选择，传动齿轮的设计等内容。传动凸轮轴设计，利用行为建模技术对凸轮轴的结构进行优化。通过凸轮结构完成各功

15、能部件的零件传输动作，帮助轴承装配机完成一个快速自动装配的工作。本设计以装配6203轴承为例，构建深沟球轴承装配机的虚拟样机。通过利用计算机的模拟、检测和动画仿真来对装配机进行干涉检测和优化设计。1.4论文的主要研究内容1.4.1研究内容（1）深沟球轴承装配机各部件的结构设计。明确各功能部件的工作原理，结构设计及安装调试。（2）传动装置的设计。包括各传动部分所需时间，电动机的选择，变速箱的选择，传动齿轮的设计等内容。（3）传动凸轮轴设计，利用行为建模技术对凸轮轴的结构进行优化。通过凸轮结构完成各功能部件的零件传输动作，帮助轴承装配机完成一个快速自动装配的工作。（4）本设计以装配6203轴承为例

16、，构建深沟球轴承装配机的虚拟样机。通过计算机模拟、检测和动画仿真对装配机进行干涉检测和优化设计。1.4.2设计要求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

17、的意义如表1.1所示：表1.1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1.2，表1.3所示表1.2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DAXd1d2CBn6203400.801.1033.2035.9547.572127表1.3内环尺寸表内径径向倒角轴向倒角外径沟底经沟曲率宽度钢珠数型号dAXd1d2CBn6203170.801.1024.4021.6567.287127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

18、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，其相关性能如图一所示：图一1.4.3预期研究成果（1）毕业设计说明书1份，不少于40页；（2）零件三维造型及装配模型，电子文件：一套；（3）所有非标零件图（标准CAD图电子文件）电子文件：一套；（4）相对复杂的非标零件打印图纸：3张，A3图幅；（5）装配图（标准CAD图电子文件）：1张；（6）

19、装配图打印图纸：1张，A1或A0图幅；2 深沟球轴承总体方案设计2.1 深沟球轴承的装配方法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2.1所示：图2.1 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

20、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。2.2 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

21、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

22、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 ；

23、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）。2.3 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 2.2 5级内圈（公差值单位：微米）

24、直径系列全部正常修正2超过到上偏差下偏差上偏差下偏差10180-5437740-120-2505表2.3 5级外环（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上偏差下偏差30500-7548870-1205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

25、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2.4所示：图2.4 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2.5 5. 不

26、能出现落铆现象等。表2.5检测项目造头高造头径囊袋间隙铆接密合度标准0.8mm1.62mm0.0090.012mm锡箔纸检测2.4 深沟球轴承装配机的总体设计2.4.1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；

27、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

28、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。2.4.2全自动深沟球轴承装配机结构设计整体装配图图2.6 全自动深沟球轴承装配机整体装配图3 装配机构及检测装置的结构设计3.1 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

29、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3.1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 3.2 入钢珠轨道钢珠轨道口钢珠压头钢珠注入口图 3.1入钢珠机构 图 3.3 入钢珠轨道由于普通间隙6203轴承的径向游隙也很小，只有0.009mm0.019mm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3.2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3.3

30、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3.2所示，设计了轨道轴承夹。如图3.3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。3.2 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

31、的数量。分钢珠装置与检测装置如图3.4和图3.5所示：图2.5分钢珠拨叉导向杆图2.5分钢珠拨叉 图3.5 分钢珠拨叉图3.4分钢珠装置 图3.6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0.009mm0.019mm，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3.4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

32、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3.6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3.8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3.7 分钢珠拨叉 图3.8分钢珠锁紧机构轴承夹分割拨叉孔图2.9分

33、钢珠轨道3.3 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3.10和图3.12所示：A片 B片图3.10 保持器A、B片 3.3.1入保持器A片A片挂杆分保持器装置图3.11 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片的铆钉会自动找正落在下面一片保持器上的铆钉的反面与钢珠囊袋之间的空隙之间。由于分钢珠机构已经基本固定了钢珠的位置。所以，如保持器A片首先要做的就是要把保持器对正到钢珠的正上方。同时，还要保

34、证保持器要一片一片的安装。所以设计了如图所示的机构来保证。 滑块控制轨道板 滑块运动示意图 滑块图3.12 分保持器装置利用气压缸提供动力，推动带有圆弧形轨道的圆盘旋转，从而带动如图3.12所示的滑块在轨道中移动。滑块共分为六块，按排列顺序可以分为1、2、3、4、5、6。非工作状态下滑块1、3、5托住悬挂的所有保持器，滑块2、4、6不与保持器接触。在工作状态下，滑块1、3、5在圆盘旋转时向外运动，使保持器落下，落到轨道中的轴承上；滑块2、4、6在圆盘旋转时向内运动，使其非常尖的头插入到最底下一片保持器和与其相邻的一片保持器之间，起到拖住上面所有保持器的作用。当最下面一片保持器落下后，圆盘反转，

35、使滑块回到原来位置，此时滑块1、3、5托住所有的保持器。这样，完成保持器A片的安装。由于保持器是固定悬挂的，轴承安装传送装置要有一定的活动空间，所以保持器与内外环间有一定的距离。但太远的距离不能将保持器A片准确的安装到想要的位置，固要有一个升降装置使分好钢珠的轴承接近保持器。如图3.13所示是托住分好钢珠的轴承的拖头，拖头能正确的保持钢珠的位置，使A片能准确的落到钢珠上。拖头下面利用安装在机械底座上的气压缸提供动力。 图3.13 A片保持器托头图 3.14 轴承夹控制气压缸另外，为了更好的确定轨道中轴承的位置，轨道中仍然使用了轨道轴承夹。在拖头将轴承托起前，必须要使轨道轴承夹脱离轴承。以此，在

36、轨道后面安装了一个气压缸，如上图3.14所示，专门控制轨道轴承夹。轨道中由轴承到达位置时，气压缸收缩带动轨道轴承夹脱离轴承，A片安装好后回到原来位置。3.3.2入保持器B片入保持器B片与入保持器A片基本相同，不同的是B片要从轨道中轴承的下面安装，所以设计了如图所示的保持器B片的传送安装装置。首先B片落到如图所示的托头上，然后横向的气压缸提供沿轨道运动的动力，使B片运到轨道的正下方。接着纵向的气压缸将B片送到轨道上的轴承位置。B片托头A片挂杆横向运动气压缸纵向运动气压缸图3.15 保持器B片运送装置要保证B片能在轨道上而不落下来，要设计挡板，如图3.15所示。当运送装置将B片保持器运送到轨道正下

37、方后，挡板打开，使B片保持器托头托送的B片保持器能顺利的到达轨道上的轴承下面。然后挡板关闭，托头返回，而保持器是圆形的所以被挡板挡住，留在轨道上。完成保持器B片的安装。B片挡板轨道轴承夹挡板控制气压缸图3.16 保持器B片轨道在B片安装的位置的轨道上，同样有轨道轴承夹。不仅固定了轴承沿轨道的位置，还在托头把B片保持器上来时限制了轴承的上下运动。保证保持器B片的顺利安装。3.4 保持器组合机构的设计保持器的组合是指在A、B片保持器都安装到轴承以后，使A片保持器的铆钉与B片的铆钉孔相组合，如图3.17。所示为下一步保持器的铆接做准备。图3.17 组合后的A、B片 由于钢珠的位置确定了A片保持器的位

38、置，A片保持器安装后又限制了钢珠的运动，B片保持器安装后又被钢珠的位置所限制，所以保持器A、B片的位置基本固定。组合部分要做的就是要施加一定的压力使两片保持器组合到一起。保持器A片上的铆钉，有一定的锥度。一方面在组合时更容易使铆钉对准B片保持器的铆钉孔；另一方面，在铆钉对准铆钉孔后对两片保持器施加压力能使两片保持器组合到一起，不至于很容易的脱落。组合装置整体结构如图3.18所示，组合头按照保持器的形状进行的设计。组合头上安装一个气动振动器，通过振动，能使保持器A、B片更好的进行组合安装，另外设计一个缓冲弹簧能有效的防止由于气压缸的力太大对保持器或者钢珠轨道的伤害，还能给振动提供空间。 气动振动

39、器缓冲弹簧组合头图3.18 组合装置以及组合振动头3.5 铆接装置的设计3.5.1 铆合工作原理 铆合工艺要点铆钉通常是将两片保持器联接在一起，铆合可分冷铆和热铆。冷铆时铆钉不加热。热铆时铆钉加热至红热塑性状态，多用于大型零件的铆接。一般杆径在10mm以下进行冷铆合。其工艺要点如下：铆钉的选择。应根据被铆工件的工作选择铆钉。例如，离合器摩擦片的铆合属冷铆，摩擦片不许铆钉头外露，因此，它一般都用紫铜或铝合金制的平头埋头空心铆钉。再如东方红型拖拉机车架的铆合属热铆，应选择抗剪和抗拉性能较高，且抗挤能力强的铆钉，最好是或 号冷拔钢，不能采用中碳钢。铆钉直径按热铆要求应比孔小。为使铆接后铆钉杆部金属既

40、能充分填满铆钉孔，形成的铆钉头丰满又无过多飞边，铆钉的长度一般只要铆钉杆高出铆接件长度也称铆接余量即可。如图3.19所示，铆钉杆的长度 等于零件总厚度加铆钉头余量 。对超过者，取热铆进应加大，埋头铆头的余量取 。铆合件的准备工作。铆合件的准备主要指铆钉孔的制备。铆合件贴合面必须平整，并按所需要的重合位置一起钻孔，以保证铆钉孔的重合。在铆合已有铆钉孔的旧零件时，应检查原铆钉孔的磨损变形情况，孔有椭圆时，应进行铰修，并换用直径加大的铆钉。图3.19 铆钉尺寸的确定铆钉长度L等于零件总长度S加铆钉头余量Z。铆钉头余量Z可以按一下经验公式确定：;对超过者，取热铆应加大，埋头铆头的余量取本设计采用的是冷

41、冲压铆接，取，所以正确铆接。铆接必须保证铆接件每个铆钉孔很好地重合。例如车架铆接时， 必须用“ 定心冲销”对铆接件的铆钉孔进行定心冲孔，使铆钉孔重合，并提高孔的光洁度和强度。托架与大梁连接时，先用定心冲销装入对角两铆钉孔和定位销中，然后用定心冲销冲挤其余四个铆钉孔，使两铆接件孔同心。再用两个导向螺栓装在另两个对角铆钉孔上，紧固两铆接件。最后将铆钉孔上的定心冲销打出，即可进行铆接。铆接时应注意铆钉的可靠。铆钉加热时铆钉杆应加热至白热，而铆钉头加热至红热时即可，然后用手锤先将铆钉杆镦粗，再用镦头器镦出铆钉头。图3.20 保持器铆接下模深沟球轴承浪形保持架装配铆合模具结构如图3.20所示，其中，最关

42、键的部分是上下两个凹模，凹模的主要相关尺寸要同保持架结构尺寸一致，其外形尺寸又必须同套圈的有关尺寸不发生矛盾 铆合时先将轴承放在铆合模具的下模承上，然后置于压力机工作台中央的铆合上模下降，施加压力，压力机冲头下行压合模具，完成铆合工作。铆压成形采用的是铆接工艺，铆头(下模)在轴承组件上铆压时，铆钉受到来自上部的压力产生塑性变形，直至内外环牢固地连在一起。在成形过程中，轮毂变形分为三个阶段:第一阶段，铆头下降，与轮毂轴接触，变形开始。第二阶段，变形进一步扩展，轮毂轴沿径向扩展，与内圈倒角接触。最后是第三阶段，铆接过程完成。在第一阶段，几乎所有的铆头压力都用于轮毂轴的最初成形，内圈载荷很小且恒定。

43、进入第二阶段，铆头压力传递到内圈，内圈载荷迅速增大。在第三阶段，由于铆头压力使内圈载荷逐渐增大直至饱和，铆压结束后，甚至铆头已抬起，内圈载荷仍未消除，仍保留某些载荷。可以认为残余载荷形成了卡紧力。3.5.2 铆接力的计算 根据机械设计手册联结与紧固篇 GB/T 867-1986 查得 半圆头铆钉的尺寸机构如图3.21所示：图3.21 铆钉尺寸保持器的材料选用sus304，即0Cr18Ni9 其机械性能如下304的力学性能各个钢厂的板料具体会有所不同但是按照标准GB/T20878和日本Jis标准，他们的值在下面的范围之内 ：屈服强度大于205Mpa ； 抗拉强度大于520MPa ；延伸率大于40% ；硬度值HV小于200； HRB小于90 ；HBW小于187 ；热膨胀系数17.3 ；热传导度16.32 ；弹性模量193 。3.5.3 铆接成形力的计算铆钉直径 ,钉孔直径为,采用精装配 ,冷铆。铆钉材料的屈服极限 = 205MPa。根据铆钉直径 ,可算出 , 。保持器的每一片的厚度为 1.25 mm。铆接时 ,近似地把铆钉成型过程看成是圆盘类零件的模锻过程。