滾針軸承自動裝配機滾針排料機構的改進

祝水琴，蔡建良，陸子琳

（1.寧波大紅鷹學院，浙江 寧波 315175；2.寧波國際投資咨詢有限公司，浙江 寧波 315100；3.寧波江北菲斯特機械制造有限公司，浙江 寧波 315100）

滾針軸承自動裝配機技術含量高，加工難度大，但附加值高。我國受研發水平、原材料、加工制造工藝等制約，在精密軸承的開發和研制方面與發達國家相比還存在較大差距［1］，能批量配套生產高精密軸承自動裝配機的生產廠家很少。因此，在現有滾針軸承自動裝配機的基礎上，經過技術創新，成功改進了直徑2～4 mm的滾針軸承自動裝配機。

1 自動裝配機存在的問題

（1）工作效率低。國產裝配機普遍節拍為3～5件／min，而國外裝配機生產節拍一般為6～10件／min。

（2）排料機構設計不合理，滾針下落不穩，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。

2 自動裝配機的改進設計

2.1 改進過程中需注意的問題

（1）自動裝配工藝的節拍。自動裝配機中，多工位剛性傳動系統多采用同步方式，即多個裝配工位同時進行裝配。為使各工位工作協調，提高裝配效率，要求各工位同時開始和同時結束［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拍相等，而對非同步裝配系統則無嚴格要求。

（2）避免或減少裝配基礎件的位置變動。自動裝配過程是將裝配件按規定順序和方向裝到裝配基礎件上，通常裝配基礎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確定位。因此，應盡量減少裝配基礎件在自動裝配過程中的位置變動，如盡量減少翻身、轉位、升降等動作，以避免重新定位。

（3）合理選擇裝配基準面。裝配基準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面，同時應考慮裝配夾具所必需的裝夾面和導向面。

2.2 滾針自動排料機構的改進

2.2.1 改進前滾針自動排列機構

滾針軸承自動裝配機中排料機構為其核心部件。改進前所使用的自動排料機構如圖1所示，其包含滾針下料盤、中心軸、環形空腔及底座等。中心軸位于滾針下料盤的中軸線上，由電動機驅動旋轉；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放置滾針，滾針自動落入下料盤的環形空腔，排列成一圈，中心軸由電動機驅動繞中軸線旋轉，輔助滾針落入環形空腔，防止其卡住。裝配時，將軸承外圈放在滾針自動排料機構下方，使滾針落入外圈內，再沖壓軸承內圈。由于下料盤下端的環形空腔的側壁是光滑的，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，導致排列完畢的滾針總數不足。這樣裝配好的滾針軸承必須返工，降低了生產效率，增加了生產成本。

圖1 改進前滾針自動排料機構

2.2.2 改進后的滾針自動排料機構

改進后自動裝配機如圖2所示，滾針自動排料機構如圖3所示。在圓柱形空腔的內側壁上沿軸向設置直槽，直槽的數目與待排列滾針的數目相適配。通過設置直槽的數目并加以自動檢測，就可以精確控制排列機構中滾針的總數。中心軸的頂端一側設置有偏心輪，中心軸在旋轉時受到偏心輪產生的力矩牽引，產生抖動，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，移動板對應于滾針下料盤下端的圓柱形空腔處設置有通孔，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，滾針軸承直接進入沖壓軸承內圈工序，提高了生產效率，也便于實現裝配工藝的自動化。

圖2 改進后自動裝配機

圖3 改進后自動排料機構

3 結束語

改進后的滾針軸承裝配機排料機構可以精確控制滾針的總數，不會發生因滾針數目不夠而使產品返工的情況，提高了成品率和生產效率。改進后的滾針軸承自動裝配機采用PLC編程控制自動裝配，裝配節拍6～9件／min，對比同類產品相同生產裝配工藝條件下，可提高生產率10%以上。

但在此次設備改進過程中，針對的是同一規格的產品，而對同一設備上裝配不同規格的產品需要更換模具，更換模具時操作復雜、時間較長。這個問題有待分析后進一步解決。