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关于轴承衬套自动化装配机的研究——文献综述【摘要】本文归纳了轴承衬套和轴承座装配中的关键问题，分析了衬套材料及其装配方式的研究现状和发展趋势，讨论了研究其自动装配的工具。在此基础上，对自动化装配的进一步研究进行了展望。【关键词】轴承衬套，装配方法，液压气压传动1、引言在机械生产的组装工作中经常要进行衬套的装配，传统技术在装配衬套时是用木板垫在衬套上，用锤敲击，把衬套挤入孔内。这样易使衬套边口变形，而且在装配时必须翻转工件，这就使得装配质量差、速度慢、工作强度大，严重影响整机的装配质量。这就需要我们找到一种操作简单，方便快捷，适应性强的装置，来提高装配质量和工作效率]1[。随着社会的发展和技术的进步，衬套材质及其装配方式有了明显的变化和改进。衬套可由很多种材料制成，其中有：木材、塑料、铸铁、冷硬铸铁、软钢、淬火钢、铜、黄铜、青铜、铅铜合金、铝、巴氏合金以及粉末冶金(铁、黄铜、铜，石墨、酚醛原料以及尼龙)等。选用哪种材料则要根据有多大的空间，轴的转速、承担的总负荷、润滑型式而定，在很多情况下还要考虑到设备的成本]2[。按衬套在装配中的装配关系，又可分为如下几种装配方法：胶粘装配法、压配合装配法、温差装配法（冷却装配法、热胀装配法）]3[。胶粘装配法：为达到强度要求，主要选厌氧胶，厌氧胶在含有氧气的环境中呈液态，在金属零件间，当空气被隔绝后即迅速固化，使衬套得到牢固的粘接。压配合装配法：这是一种利用人工锤击或压力机将被包容件压入包容件的方法。如被包容件有内孔，装配后会产生收缩和变形。对内孔尺寸有精度要求时，需预留收缩量或作重新加工。温差装配法：这是一种利用包容件加温胀大，被包容件冷却收缩，使过盈量暂时消失并有一定装入间破的装配方法。①热胀装配法：把预装的包容件，在加热箱中缓慢加温到莫一允许的温度，取出后迅速将被包容件装入的一种装配方法。用于过盈量不大的配合。②冷缩装配法：将被包容件置于冷却介质中，使其冷却，在无过盈量状态下进行装配的一种方法。适用于包容件不宜加热，过盈量不大的配合。③热胀冷缩装配法：将上述两种方法并用的一种装配方法。适用于过盈量大，形状复杂，有较高表面质量要求的零件。目前，最常用的一种装配方式是压配合装配法，这也是最实用也是最传统的一种方式。由于传统的压装方法，存在着许多不足，所以我们在原有的基础采用液压传动技术为动力的装配机，在机构上也做了许多改进。无论从技术角度还是成本角度来看，液压缸作为执行元件是完成直线运动的最佳形式。如同用电动机来完成旋转运动一样，液压缸作为线性驱动可在空间的任意位置组建它所需要的运动轨迹，运动速度可无级调节]4[。2、液压传动压入式衬套装配的研究现状与发展趋势2.1基本知识液动是“液动技术”或“液动传动与控制”的简称。液动技术是以液压泵压缩后的液压油为动力源，以液压油为工作介质，进行能量传递或信号传递的工程技术，是实现各种生产控制、自动控制的重要手段之一。2.2研究现状1）产品品种少，产品结构不合理，高新技术产品构成比列低。目前国内生产达的液压产品品种仅是国外的1/5，气压产品品种约是国外的1/5～1/10。在国产产品中，低档产品占总产量的70％～80％，重点主机和重大技术装备配套率仅为40％。2）产品品种单一，系列化程度不高，缺少适应主机的变型、派生和专用产品。因此，可供用户选择的范围小，不适应主机多样化发展的要求。3）产品性能指标不高，且国外的液压。气动产品寿命比我们高，中高压叶片泵噪音比我们低。又如产品的清洁度，以电磁阀为例，国外电磁阀（6mm通径）为1～5mg，而我国为10～20mg。国内外液压气动产品性能比较，差距明显。4)设计技术水平不高，缺少必要的实验条件，自我开发能力薄弱。还有CAD、CAT技术应用还不普遍，产品设计还处于经验设计、静力学设计阶段。]5[2.3发展趋势1）机床向高精度、高效率、数控化、柔性化、多样化方向发展。主要要求：减少温升、减小油箱尺寸、节能。减少换向冲击度精度的影响。简化液压启动系统回路，实现小型化、集成化，降低成本。降低噪声和振动。提高工作可靠性和寿命。2）冶金机械向连续化、大型化、高速化和自动化方向发展。主要要求：①高精度、高响应，提高扎机板厚、板宽和板形控制精度，以及连铸液位控制精度。②高可靠性。采用完善的污染控制手段，提高元件的可靠性。要求液压电磁阀、气动电磁换向阀寿命达10000万次以上。③大功率化。如大型快锻机、步进炉、液压剪等设备均要求高压大流量液压泵及阀门。④广泛采用集成化、复合化元件和系统，减少所占空间和提高防漏性能。⑤易维修性。实现液压系统故障诊断。3）农业机械重点发展大中马力拖拉机、联合收货机、农作物深加工设备、拖拉机配套农具等8类主机。要求打你提高产品可靠性及寿命，提高产品可操作性、舒适性及安全性，实现产品多样化和多功能性。4）轻工、电子、建筑等设备主要产品：①微型小型电磁气动换向阀（通径3、6、8、10mm，控制功率0.5～1W）。②微型、小型气缸（缸径4、6、8、25、32、10、40、50mm）。③双活塞气缸，导向气缸（缸径32～100mm）。④无活塞杆气缸（缸径16～50mm，行程100～200mm，最大行程3～5m）。⑤角形大流量电磁阀（有效Cv值为1.8～50mm2，直动型、内部控制型）。⑥气动传送系统，气动机械手等。5）机电一体化是当前技术发展的趋势，为使微型计算机、程控器能与液压缸组成机电一体化的液压系统，液压元件向低功耗、小型化和轻型化方向发展。功耗只有1W甚至0.5W的小而轻的电磁阀，可与微型计算机和程控器直接连接，也可与电子元件一起安装在印刷电路板上，通过插板接通液压、电气回路，构成各种功能的控制组件。综上所述，为适应主机产品的发展需要，走向21世纪的液压、气动技术，应在各方面不断向前发展，很快赶上世界先进水平。3、开发平台的比较与分析3.1传统的开发平台传统技术在装配衬套时是用木板垫在衬套上，用锤敲击，把衬套挤入孔内。这样易使衬套边口变形，而且在装配时必须翻转工件，这就使得装配质量差、速度慢、工作强度大，严重影响整机的装配质量。3.2准备采用的开发平台以液压为动力的衬套全自动装配装置，该装置主要是完成轴承衬套装入轴承座的工作。装入速度为3个/分，要求能自动上料、轴承座自动定位和夹紧。自动装配：在支撑盘的一端地设有芯轴，该芯轴与待装配的衬套的规格相对应，在装配时该芯轴先压入衬套中，作为导引机构。以往都是手工敲击压入衬套，没有导引，压入衬套力受人为因素影响，很容易使薄壁外壳或衬套变形、开裂。现在设计此特殊结构，有了行程导引，装配时衬套和基孔同轴度得到了保证。另外，该芯轴由衬套定位轴（衬套内壁接触部分）及后端的台阶面组成，在定位轴上面设计了两道橡胶O形密封圈，定位轴轴径比要压入的衬套的内径略小，橡胶O形圈的外径与衬套的内径相同，薄壁衬套在压装过程中通过O形圈的被压缩变形而实现与压头的定位。解决了压装过程中衬套内径收缩变化时，使其与压头保持同心的问题，保证了衬套的顺利压入和压装后压头的顺利退出，方便快捷。压入装置和导引装置都是采用气动或液压技术，分别采用两个型号一致的气缸或液压缸，安装时确保在同一轴线上。其压头采用刚性较好的材质制成的圆盘，它的直径比衬套直径略小。装配时，轴承座两侧安于滑轨上的支架，在缸的推动下，抵住轴承座；接着，支架上的导引气缸或液压缸运动，芯轴穿过轴承座孔和衬套内孔；然后，导引缸缓慢回收同时压入气缸跟随运动将衬套压入轴承座内。自动上料：在允许一个衬套通过的倾斜物料斗中有安装一个分配器，它是由两个缸组成，两个气缸活塞作为分配器的销轴。位于上侧的分配器销，是作为拦截衬套小落用的，下侧的则是给加工台输送衬套的。它们不能同时工作，由控制阀控制。轴承座自动定位和夹紧：轴承座运输时，安置在一块特殊的底板上，该底板上有两个销轴与轴承座上定位孔配合固定，两端各有一个绞结装置，限制它在底板上移动。底板在滚轴传送带上前行运动，到达装配位置时，被传送带下的两个气缸活塞所阻挡。再由左右两侧装配系统上的支架所固定夹紧。4、结束语液压系统优点明显，值得我们进一步研究学习。其优点：①可以无级调节速度。②可以实现运转的距离控制。③可以实现高压化，能以较小的体积获得较大的输出力（推力或转矩）。④能够实现力、速度和方向等的自动控制。⑤通常以矿物油为介质，具有自润滑性，及其不必另加润滑措施。⑥有过载保护能力，执行元件在过载时会自动停止，无损坏危险、功率不够时会在负载作用下保持不动。我们采用液压技术完成衬套的装配，是为了提高提高工业自动化设备的可靠性，而且执行元件动作稳定，工作环境适应力强，信号传递较易，构造简单，工作寿命长，最主要是维修简单，价格低廉。是为衬套自动装配机执行元件的不二选择，使用具有可靠性和通用性，值得推广。参考文献：[1]吴强胡阿妮，复合衬套装配专用装置CN200620069651.7[P]，2006.27（2）[2]JohnDeerePublishing，《Bearingsandseals》[J]，上海科学技术出版社1982[3]罗时大主编，《航空制造工程手册：飞机机械加工》[M]，航空工业出版社，1995，528～533[4]成大先主编，《机械设计手册》[M]，第五版第五卷，化学工业出版社，2008.3，23-16～23-20[5]《机械设计实用手册》编委会，《机械设计实用手册》[M]，第2版，机械设计出版社，2009.4，115[6]西北工业大学机械原理及机械零件教研室编著，《机械设计》第八版[M]，高等教育出版社，2006.5[7]黄炎，《工程弹性力学》[M]，清华大学出版社，1982，169～170[8]曾正明，《机械工程材料手册：金属材料》[M]，第六版，机械工业出版社，2005.6[9]大西清（日）著，《机械设计制图手册》[M]，科学出版社，2001.1，41[10]成大先主编，《机械设计手册.单行本.液压传动》[M]，第一版，化学工业出版社，2004.1[11]笒军健主编，《非标准机械设计手册》[M]，第一版，国防教育出版社，2008.7[12]徐灏.《机械设计手册》[M]，第五卷，机械工业出版社,1990.1[13]齐乐华主编，《工程材料与机械设计基础》[M]，高等教育出版社，2006.4[14]SMC(中国)有限公司编，《现代实用气动技术》第三版，机械工业出版社，2008.5[15]《HydraulicPumpSelectionGuide》,，2007