祝水琴,蔡建良,陸子琳
(1.寧波大紅鷹學(xué)院,浙江 寧波 315175;2.寧波國際投資咨詢有限公司,浙江 寧波 315100;3.寧波江北菲斯特機(jī)械制造有限公司,浙江 寧波 315100)
滾針軸承自動裝配機(jī)技術(shù)含量高,加工難度大,但附加值高。我國受研發(fā)水平、原材料、加工制造工藝等制約,在精密軸承的開發(fā)和研制方面與發(fā)達(dá)國家相比還存在較大差距[1],能批量配套生產(chǎn)高精密軸承自動裝配機(jī)的生產(chǎn)廠家很少。因此,在現(xiàn)有滾針軸承自動裝配機(jī)的基礎(chǔ)上,經(jīng)過技術(shù)創(chuàng)新,成功改進(jìn)了直徑2~4 mm的滾針軸承自動裝配機(jī)。
(1)工作效率低。國產(chǎn)裝配機(jī)普遍節(jié)拍為3~5件/min,而國外裝配機(jī)生產(chǎn)節(jié)拍一般為6~10件/min。
(2)排料機(jī)構(gòu)設(shè)計不合理,滾針下落不穩(wěn),歪斜時需要人工扶正,影響裝配精度、裝配合格率和工作效率。
(1)自動裝配工藝的節(jié)拍。自動裝配機(jī)中,多工位剛性傳動系統(tǒng)多采用同步方式,即多個裝配工位同時進(jìn)行裝配。為使各工位工作協(xié)調(diào),提高裝配效率,要求各工位同時開始和同時結(jié)束[2]。對裝配工作周期較長的工序,可分散幾個裝配工位,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(yán)格要求。
(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)件需要在傳遞裝置上自動傳送,并要求在每個裝配工位上準(zhǔn)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,如盡量減少翻身、轉(zhuǎn)位、升降等動作,以避免重新定位。
(3)合理選擇裝配基準(zhǔn)面。裝配基準(zhǔn)面通常是精加工面或者是面積大的配合面,為保證裝配定位精度,要選擇合理的裝配基準(zhǔn)面,同時應(yīng)考慮裝配夾具所必需的裝夾面和導(dǎo)向面。
2.2.1 改進(jìn)前滾針自動排列機(jī)構(gòu)
滾針軸承自動裝配機(jī)中排料機(jī)構(gòu)為其核心部件。改進(jìn)前所使用的自動排料機(jī)構(gòu)如圖1所示,其包含滾針下料盤、中心軸、環(huán)形空腔及底座等。中心軸位于滾針下料盤的中軸線上,由電動機(jī)驅(qū)動旋轉(zhuǎn);滾針下料盤上端為倒錐形空腔,下端為圓柱形空腔;中心軸與下料盤配合,使下料盤下端形成直徑與滾針相適配的環(huán)形空腔;下料盤固定于底座上。使用時,在下料盤的倒錐形空腔內(nèi)放置滾針,滾針自動落入下料盤的環(huán)形空腔,排列成一圈,中心軸由電動機(jī)驅(qū)動繞中軸線旋轉(zhuǎn),輔助滾針落入環(huán)形空腔,防止其卡住。裝配時,將軸承外圈放在滾針自動排料機(jī)構(gòu)下方,使?jié)L針落入外圈內(nèi),再沖壓軸承內(nèi)圈。由于下料盤下端的環(huán)形空腔的側(cè)壁是光滑的,對落下的滾針不能形成控制,使得有些滾針落下時與相鄰的滾針間隙過大或歪斜,導(dǎo)致排列完畢的滾針總數(shù)不足。這樣裝配好的滾針軸承必須返工,降低了生產(chǎn)效率,增加了生產(chǎn)成本。
圖1 改進(jìn)前滾針自動排料機(jī)構(gòu)
2.2.2 改進(jìn)后的滾針自動排料機(jī)構(gòu)
改進(jìn)后自動裝配機(jī)如圖2所示,滾針自動排料機(jī)構(gòu)如圖3所示。在圓柱形空腔的內(nèi)側(cè)壁上沿軸向設(shè)置直槽,直槽的數(shù)目與待排列滾針的數(shù)目相適配。通過設(shè)置直槽的數(shù)目并加以自動檢測,就可以精確控制排列機(jī)構(gòu)中滾針的總數(shù)。中心軸的頂端一側(cè)設(shè)置有偏心輪,中心軸在旋轉(zhuǎn)時受到偏心輪產(chǎn)生的力矩牽引,產(chǎn)生抖動,加速滾針落入圓柱形空腔,防止其卡住。滾針下料盤的底端固定在移動板上,移動板對應(yīng)于滾針下料盤下端的圓柱形空腔處設(shè)置有通孔,移動板可相對移動地固定于底座上。通過控制移動板,使下料盤移動至滾針軸承外圈上方,安裝好滾針后,下料盤移走,滾針軸承直接進(jìn)入沖壓軸承內(nèi)圈工序,提高了生產(chǎn)效率,也便于實現(xiàn)裝配工藝的自動化。
圖2 改進(jìn)后自動裝配機(jī)
圖3 改進(jìn)后自動排料機(jī)構(gòu)
改進(jìn)后的滾針軸承裝配機(jī)排料機(jī)構(gòu)可以精確控制滾針的總數(shù),不會發(fā)生因滾針數(shù)目不夠而使產(chǎn)品返工的情況,提高了成品率和生產(chǎn)效率。改進(jìn)后的滾針軸承自動裝配機(jī)采用PLC編程控制自動裝配,裝配節(jié)拍6~9件/min,對比同類產(chǎn)品相同生產(chǎn)裝配工藝條件下,可提高生產(chǎn)率10%以上。
但在此次設(shè)備改進(jìn)過程中,針對的是同一規(guī)格的產(chǎn)品,而對同一設(shè)備上裝配不同規(guī)格的產(chǎn)品需要更換模具,更換模具時操作復(fù)雜、時間較長。這個問題有待分析后進(jìn)一步解決。