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編 號 無錫太湖學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 題目： 軸承檢測裝置的外觀設(shè)計 信 機 系 機 械 工 程 及 自 動 化 專 業(yè) 學(xué) 號： 0923815 學(xué)生姓名： 魯 浩 指導(dǎo)教師： 何雪明 （職稱：副教授 ） （職稱： ） 2013 年 5 月 20 日 無錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 誠 信 承 諾 書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文） 軸承檢測裝 置的外觀設(shè)計 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的 成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計（論文）中特別加以標注引用， 表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計（論文）不包含任何其他個人、 集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級： 機械 97 學(xué) 號： 0923815 作者姓名： 魯 浩 2013 年 5 月 20 日 無 錫 太 湖 學(xué) 院 信 機 系 機 械 工 程 及 自 動 化 專 業(yè) 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 任 務(wù) 書 一、題目及專題： 1、題目 軸承檢測裝置的外觀設(shè)計 2、專題 二、課題來源及選題依據(jù) 課題來源于工廠要求，隨著軸承檢測技術(shù)的發(fā)展，對軸承檢測 裝置外觀的要求也越來越高。軸承檢測裝置的外觀不但要為檢測工 作帶來方便，同時還要便于檢測裝置的檢修，此外，還要滿足人機 協(xié)調(diào)的要求，因此，我在導(dǎo)師的帶領(lǐng)下選擇了這個課題。 三、本設(shè)計（論文或其他）應(yīng)達到的要求： 熟悉軸承檢測裝置及其外觀設(shè)計的發(fā)展歷程，特別是近幾年的 設(shè)備的新發(fā)展、新要求； 熟練掌握自動機械設(shè)計的原理和方法，能夠運用到設(shè)計軸承檢 測裝置上； 熟練掌握軸承需要檢測的各個要素； 掌握氣缸的運行原理，氣缸回路的運作； 掌握檢測裝置外觀設(shè)計需要的各部件，能夠分析多種方案比較 得出最優(yōu)方案； I 熟練使用 UG 軟件建模工具，實現(xiàn)裝置的設(shè)計。 四、接受任務(wù)學(xué)生： 機械 97 班 姓名 魯 浩 五、開始及完成日期： 自 2012 年 11 月 7 日 至 2013 年 5 月 20 日 六、設(shè)計（論文）指導(dǎo)（或顧問）： 指導(dǎo)教師簽名 簽名 簽名 教 研 室 主 任 學(xué)科組組長 研究所所長簽名 系主任 簽名 2012 年 11 月 7 日 II 摘 要 軸承是當代機械設(shè)備中一種舉足輕重的零部件，它們廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通 運輸、國防、航空航天、家用電器、辦公機械和高科技等領(lǐng)域，與國計民生息息相關(guān)。 為了保證軸承質(zhì)量必須對其進行嚴格的檢測。國內(nèi)現(xiàn)有的軸承檢測裝置一般多為國內(nèi)幾 大軸承研究所的產(chǎn)品,具有檢測精度高、機構(gòu)簡單、操作方便等特點,但是現(xiàn)有的軸承檢 測裝置一般只能進行單個軸承檢測,檢測效率很低。這必然不能滿足軸承廠家對軸承全產(chǎn) 品檢測的要求。這種方式也必然給軸承的質(zhì)量留下了安全隱患。因此,為了滿足軸承全產(chǎn) 品檢測的要求,研制一種檢測效率高、基本實現(xiàn)自動化的軸承檢測裝置顯得越來越重要。 因此，軸承檢測裝置的外觀設(shè)計是否先進，將直接影響到軸承產(chǎn)品質(zhì)量的準確性、 可靠性、效率以及工人勞動強度的大小。所以本文的重點是軸承檢測裝置的外觀設(shè)計， 包括給料裝置，上料推力裝置，軸承分選裝置，及設(shè)備外觀造型設(shè)計。設(shè)計工作內(nèi)容如 下： 1）查閱國內(nèi)外軸承檢測設(shè)備發(fā)展情況，研究了國內(nèi)外目前使用的軸承檢測裝置的機 構(gòu)特點,對其外觀設(shè)計結(jié)構(gòu)進行了詳細的分析； 2）針對論文的要求及自動化結(jié)構(gòu)設(shè)計思想，檢測裝置上設(shè)計了，給料機構(gòu)，推力上 料機構(gòu)，分揀機構(gòu)。 3）對設(shè)備運行環(huán)境中振動形式進行分析，根據(jù)結(jié)構(gòu)特點研究設(shè)備具體減振、隔振工 藝,降低基礎(chǔ)設(shè)備振動，保證設(shè)備檢測精度高低。 關(guān)鍵詞：軸承 ；給料；上料；分揀；外觀造型 III Abstract The bearings are an important parts of modern machinery and equipment , they are widely used in industry, agriculture, transportation, defense, aerospace, household appliances, office machinery and high-tech fields, closely related to the peoples livelihood . In order to ensure the quality of the bearings must be rigorous testing .The existing bearing inspection device for the products of several major domestic Bearing Research Institute , with a high precision mechanism is simple , easy to operate , but the existing bearing inspection device generally only a single bearing detection , detection efficiency is low .This certainly can not meet the bearing manufacturers bearing product testing requirements , the domestic bearing factory detection sampling , this approach also inevitably left a security risk to the quality of the bearing . Therefore, in order to meet the testing requirements of the bearing , the development of a high detection efficiency , bearing inspection device for the basic realization of automation is becoming more and more important . Therefore, bearing inspection device design is advanced , will directly affect the size of the bearing product quality , accuracy , reliability , efficiency and labor intensity . Therefore , the focus of this paper is the design of the bearing inspection device , including feeding device feeding thrust bearing sorter , and appearance of the equipment design . Designed to operate as follows : 1)development home and abroad bearing testing equipment , bearings currently in use by the domestic and foreign institutional characteristics of the detection device , carried out a detailed analysis of its design structure ; 2)for the paper requirements and automation structure design ideas , design detection device , a feeding mechanism , the thrust on the feeding mechanism, sorting institutions . 3)the form of vibration source device operating environment analysis , specific vibration isolation technology based on the the equipment structural characteristics of research equipment , reduce equipment foundation vibration , ensure the detection accuracy of the equipment , and gives the device - specific use of environmental requirements . Key words: bearings ; feeding ; feeding ; sorting ; appearance IV 目 錄 摘 要 .............................................................................................................................................III ABSTRACT ..................................................................................................................................IV 1 緒論 ..............................................................................................................................................1 1.1 課題研究的目的意義 ...........................................................................................................1 1.2 國內(nèi)外研究狀況 ...................................................................................................................1 1.2.1 軸承檢測技術(shù) ................................................................................................................1 1.3 本課題應(yīng)達到的要求 ...........................................................................................................3 1.3.1 上料裝置的要求 ............................................................................................................3 1.3.2 推力機構(gòu)的要求 ............................................................................................................3 1.3.3 分揀機構(gòu)的要求 ............................................................................................................3 1.3.4 外觀造型設(shè)計的要求 ....................................................................................................3 1.4 設(shè)計內(nèi)容 ...............................................................................................................................4 1.5 課題的意義 ............................................................................................................................4 2 軸承檢測裝置外觀設(shè)計的總體方案設(shè)計 .................................................................................5 2.1 軸承檢測裝置外觀設(shè)計的工作原理 ....................................................................................5 2.2 軸承檢測裝置的外觀設(shè)計的總體方案設(shè)計 .......................................................................8 2.2.1 軸承檢測裝置外觀設(shè)計的總體功能劃分 ....................................................................8 2.2.2 檢測裝置外觀設(shè)計各功能分析 .....................................................................................8 2.2.3 動作方案及結(jié)構(gòu)布局設(shè)計 ...........................................................................................12 2.3 軸承檢測裝置的外觀造型設(shè)計 ..........................................................................................13 2.3.1 造型設(shè)計符合人的情感 ..............................................................................................13 2.3.2 外型與結(jié)構(gòu)相結(jié)合 ......................................................................................................13 2.3.3 造型設(shè)計的現(xiàn)狀與發(fā)展 ...............................................................................................13 2.3.4 方案分析比較 ..............................................................................................................14 2.4 本章小結(jié) ..............................................................................................................................16 3 軸承檢測裝置外觀設(shè)計的關(guān)鍵機構(gòu)的詳細設(shè)計 ...................................................................17 3.1 軸承給料、隔離機構(gòu)的設(shè)計 .............................................................................................17 3.1.1 給料隔離機構(gòu)的方案確定 ..........................................................................................17 3.1.2 軸承檢測外觀的給料設(shè)計 ..........................................................................................18 3.1.3 軸承檢測外觀的隔離設(shè)計 ..........................................................................................21 3.1.4 軸承檢測外觀的入料、出料的設(shè)計 ..........................................................................22 3.2 軸承分揀機構(gòu)的設(shè)計 ..........................................................................................................23 3.2.1 分揀方案設(shè)計 ...............................................................................................................23 3.2.2 方案分析比較 ..............................................................................................................24 3.3 支撐架的設(shè)計 .....................................................................................................................25 3.4 氣路系統(tǒng)設(shè)計 .....................................................................................................................26 V 3.4.1 氣缸的選用 ..................................................................................................................27 3.4.2 氣路原理設(shè)計 ..............................................................................................................29 3.5 本章小結(jié) .............................................................................................................................29 4 軸承檢測裝置的減振結(jié)構(gòu)及環(huán)境要求 ...................................................................................30 4.1 軸承檢測裝置隔振減振工藝的研究 .................................................................................30 4.1.1 振源形式及對振源的分析 ..........................................................................................30 4.1.2 減振元件的選用 ..........................................................................................................31 4.2 本章小結(jié) ..............................................................................................................................32 5 結(jié)束語 .......................................................................................................................................33 6 致 謝 .........................................................................................................................................34 7 參考文獻 ...................................................................................................................................35 8 附錄 ............................................................................................................................................37 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 1 緒論 1.1 課題研究的目的意義 支撐軸的軸承部，它可以引導(dǎo)軸的旋轉(zhuǎn)，在軸上能承受空轉(zhuǎn)零件，軸承可分為：滾動 和滑動軸承。通常，軸承是滾動軸承。滾動是一個高度可互換的標準件，它有一個小的 摩擦，容易入手，潤滑機械結(jié)構(gòu)簡單，更換方便等，幾乎是不可缺少的組成部分。作為 一種重要的機械零件，軸承的各種機械運動和承重通過了重要的支撐部分。 隨著工業(yè)的發(fā)展，對圓錐滾子軸承的性能，壽命和可靠性提出了更高的要求。滾動 軸承的性能，壽命和可靠性，取決與設(shè)計，制造和檢測。檢測是提高軸承性能的重要一 環(huán)。而且軸承檢測裝置的外觀設(shè)計又是重中之重，為了保證軸承的出廠質(zhì)量,我國軸承行 業(yè)對軸承檢測成品也采用極為嚴格的檢測工藝,主要依據(jù)有國家標準、企業(yè)標準。檢測項 目從重要性上分為三項:關(guān)鍵、主要項目及次要項目,其中主要項目中的檢測是目前我國 軸承行業(yè)技術(shù)弱項。因此,提高檢測軸承質(zhì)量顯得尤為重要。 軸承測量最初是通過人的感覺判斷軸承的質(zhì)量，經(jīng)驗豐富的技術(shù)工人，得到的結(jié)果往 往與熟練的工人和經(jīng)驗豐富的水平，測量結(jié)果是不均勻的，浪費了大量的人力，檢測效 率差。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子科學(xué)測試設(shè)備的使用逐漸軸承，軸承的各項檢測指標 可以被顯示在機器的數(shù)字儀器測試要求，降低了工人的技術(shù)經(jīng)驗，在一定程度上，減少 了工人的勞動強度。 為了配合快速精密機械制造技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)品的精度越來越高，先進的檢測設(shè)備設(shè) 計改進和創(chuàng)新勢在必行。通用軸承的檢測方法仍采用半自動和手動相結(jié)合的階段，需要 大量的人力參與，軸承檢測質(zhì)量難以保證?，F(xiàn)有的軸承的設(shè)計和改進的基礎(chǔ)上的一個更 復(fù)雜的和自動化的檢測裝置，其外觀設(shè)計的自動檢測裝置的問題。 1.2 國內(nèi)外研究狀況 1.2.1 軸承檢測技術(shù) 早在 20 世紀初人們就開始使用各種手段對軸承進行檢測,按照檢測方式不同可以分為:人 手感覺檢測、擴音器聽聲檢測、傳統(tǒng)的電子儀器儀表檢測及近代的基于 PC 機的虛擬儀器 檢測。 圖 1.1 人手感覺檢測 軸承檢測裝置的外觀設(shè)計 7 圖 1.2 美國 Sheffied 公司軸承檢測裝置 從軸承儀器儀表的發(fā)展預(yù)測來看，世界精密制造技術(shù)的快速發(fā)展和提高的產(chǎn)品，產(chǎn) 品的檢測和控制技術(shù)的準確性也得到長足的發(fā)展，并呈現(xiàn)多態(tài)性和超高精度的特點。納 米制造納米來衡量，從智能儀器。國內(nèi)軸承行業(yè)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，測試和測試技術(shù)逐漸在許 多方面與世界的虛擬儀器，并制定了一系列適當?shù)臈l件和國家標準方面的測試儀器和測 試設(shè)備。 中國正在逐步成為世界的產(chǎn)品制造中心，國外的先進制造技術(shù)和測試技術(shù) 日益沖擊著國內(nèi)的軸承行業(yè)。 由于應(yīng)用的技術(shù)差距和國外，目前國內(nèi)的軸承檢測設(shè)備仍然是相同的，與國外先進 企業(yè)還有很大的差距。為了滿足軸承行業(yè)的需求，舉止儀表，以跟蹤世界先進水平，開 發(fā)新的工具，改變過去，只有高精度的檢測儀器或設(shè)備從國外進口的局面。我們需要在 各方面加以改進和某些領(lǐng)域的特殊的突破。 軸承之間的檢查過程中，國內(nèi)仍然使用傳統(tǒng)的機械工具，通過扭轉(zhuǎn)彈簧表顯示測量 數(shù)據(jù)，人的判斷工件合格與否。這種方法的測量精度低，主體的主觀因素的影響，但這 個應(yīng)用程序是簡單的儀器，設(shè)備，故障率低，所以在軸承行業(yè)中已被廣泛應(yīng)用，并成為 不可或缺的軸承生產(chǎn)設(shè)備。如何更有效地利用現(xiàn)有的機械設(shè)備，并在此基礎(chǔ)上，以提高 檢測的人為因素的影響，集中監(jiān)控和分析，是實現(xiàn)質(zhì)量管理體系，先進的測量技術(shù)的整 合必然要超越的階段。 隨著科學(xué)技術(shù)的進步，軸承行業(yè)的自動加工機，自動生產(chǎn)線和裝配生產(chǎn)線，軸承廣 泛使用的軸承加工質(zhì)量和效率大大提高，因此，檢測技術(shù)，質(zhì)量管理和統(tǒng)計工作等方面 了更高的要求。需要改變目前落后的檢測方法來實現(xiàn)兩個質(zhì)量記錄無紙化，并實現(xiàn)業(yè)務(wù) 流程的自動化和計算機網(wǎng)絡(luò)管理，軸承企業(yè)產(chǎn)品隨時可用的測試結(jié)果和統(tǒng)計分析的質(zhì)量， 企業(yè)的管理者。網(wǎng)絡(luò)檢測技術(shù)將使國內(nèi)軸承企業(yè)在質(zhì)量管理上一個新臺階。 速度最快的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)，使用最新的設(shè)備，目前在國內(nèi)由我首創(chuàng)，填補了國內(nèi)空白， 接近國際先進水平。儀器具有多項先進技術(shù)，與國外有價格優(yōu)勢。廣泛使用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備， 將大大提高軸承軸承的質(zhì)量水平，提高企業(yè)的競爭力。 可應(yīng)用于軸承的檢測的圖像處理技術(shù)。利用圖像處理技術(shù)的檢測軸承表面質(zhì)量的研 究應(yīng)包含多種不同可能出現(xiàn)的問題，如裂紋，點蝕，剝離，腐蝕，燒附，耐熱變色。第 一軸承的軸承表面缺陷檢測的標記文本，而不臉圖像采集，分工端蓋，然后缺陷圖像分 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 割和邊緣提取，以及最終將它的缺陷分析。 模式識別軸承檢測中也占有一定的地位。模式識別是自動化技術(shù)的研究，依靠這種 技術(shù)，機器會自動（或盡可能少，盡可能干擾）被分配到各自的識別模式模式類去。模 式識別應(yīng)用于機械，可滿足現(xiàn)代制造業(yè)的需求進行測試，如測量零件尺寸的缺陷檢測的 零部件，零部件裝配，零件識別?；谀Ｊ阶R別軸承在線檢測系統(tǒng)使用模式識別理論對 待檢軸承的實時在線檢測，最終判決確定的檢測水平的軸承。該系統(tǒng)的測試，而不是做 軸承，更大的市場前景。 1.3 本課題應(yīng)達到的要求 1.3.1 上料裝置的要求 首先需要進行一系列的安全培訓(xùn)教程，樹立安全第一的意識，然后了解檢測裝置的 工作流程，熟悉軸承檢測裝置給料機構(gòu)原理及工作情況，提出初步的改進構(gòu)想，利用 UG 進行概念建模。聯(lián)系生產(chǎn)應(yīng)用再對改進的方案進行進一步的修正和改良。最后將改進的 方案通過 UG 表達出來，之后一系列的校核。 1.3.2 推力機構(gòu)的要求 能夠使軸承正好推到檢測裝置上去，準確連接定位到檢測裝置上。 1.3.3 分揀機構(gòu)的要求 針對國內(nèi)軸承檢測分揀技術(shù)的現(xiàn)狀和實際要求，為了適應(yīng)軸承制造業(yè)生產(chǎn)批量大、 質(zhì)量要求嚴格、檢測分選任務(wù)繁重的特點以及自動化流水線作業(yè)、實現(xiàn)產(chǎn)品快速檢測分 選目標的要求，研制出一種軸承檢測裝置的檢測分選裝置，對促進軸承行業(yè)的快速發(fā)展 將會發(fā)揮重要作用。 現(xiàn)代化生產(chǎn)要求自動控制生產(chǎn)流程、高質(zhì)量和高效率，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn) 的需要，全自動軸承分揀裝置為實現(xiàn)高精度、高效率、省時省力、工人勞動強度小，自 動化程度高、適應(yīng)大批量流水線生產(chǎn)的軸承測量分揀目標提供了技術(shù)保證。 軸承檢測裝置的分選具有以下的優(yōu)點： 1采用自動檢測系統(tǒng)后，提高了產(chǎn)品的測量精度，提高產(chǎn)品的合格率，有效地保證 產(chǎn)品質(zhì)量，并降低了成本。 2可以實現(xiàn)測量過程中的自動測量，大大減少測量時間，同時也可以避免由人工測 量所引起的人為誤差。 3可與自動化程度較高的生產(chǎn)線相結(jié)合，提高產(chǎn)品生產(chǎn)的自動化程度，使得勞動生 產(chǎn)率得以極大的提高，并大大降低工作人員的勞動強度。 1.3.4 外觀造型設(shè)計的要求 為了提高產(chǎn)品的競爭力，各大企業(yè)不僅要注重產(chǎn)品的質(zhì)量。技術(shù)含量，提高產(chǎn)品競 爭力，但也越來越重視產(chǎn)品的外觀，很過癮。方便和愉快的有競爭力的產(chǎn)品，在當今的 經(jīng)濟有舉足輕重的作用。這項研究是軸承檢測裝置是一個復(fù)雜的自動化檢測設(shè)備，具有 經(jīng)濟價值的錢，為了提高社會的好評，產(chǎn)品的程度。進入時尚色彩，外觀精美的產(chǎn)品是 必要的，以確保外觀精美時尚，同時考慮產(chǎn)品設(shè)計功能，外觀也考慮到設(shè)備本身的需求， 外形美觀的產(chǎn)品中，為了降低成本，生產(chǎn)效率。 軸承檢測裝置的外觀設(shè)計 9 1.4 設(shè)計內(nèi)容 自動檢測裝置由自動上料機構(gòu)，推力機構(gòu)，分揀機構(gòu)，外觀造型設(shè)計，檢測裝置五 部分組成。軸承由給料機構(gòu)滾入滾道內(nèi)沿滾道向下，滾入活動 v 塊內(nèi)，再利用推力裝置， 氣缸把軸承推入檢測裝置上，開始檢測，檢測完畢后能夠把軸承彈出來以后進入活動 v 塊內(nèi)，利用推板把活動 v 塊展開，然后能夠讓軸承利用滾道向下滑，利用分揀識別系統(tǒng) 能夠使氣缸上的劃片移動，使好的軸承與壞的軸承進入不同的容器內(nèi)！檢測到的數(shù)據(jù)以 及分揀的成果，顯示到外觀造型設(shè)計的電腦屏幕上，完成整套檢測裝置的設(shè)計。 要建立和完善的軸承檢測系統(tǒng)，我們必須掌握軸承的標準。軸承檢測主要基于以下 三個： （1）軸承檢測國家標準，這是軸承檢測的主要依據(jù)。軸承檢驗要求的國家標準有三： GB3071 - 84 “滾動軸承公差”， GB3072 -84“滾動軸承公差測量方法” ， GB3073 -84“滾 動軸承通用技術(shù)要求” 等。 （2）頒布的標準，具體標準和統(tǒng)一的企業(yè)標準。如果 JB/CQ13-87 “球軸承及零件補充 技術(shù)要求” ， JB/CQ14-88 “滾子軸承及零件補充技術(shù)要求” 等。 （3）的質(zhì)量的用戶的特殊要求的軸承。 這三個標準軸承試驗參數(shù)和試驗條件的詳細規(guī)定。該測試包括外軸承檢測，檢測的內(nèi) 圈球和保持架的測試檢測和測試的成品。其中檢測包括檢測的熱處理，表面質(zhì)量的檢測， 尺寸檢測的軸承內(nèi)圈和外圈。對軸承套圈的尺寸和寬度的檢測還包括檢測參數(shù)的檢測和 直徑。最終確定的確切尺寸軸承外徑。 1.5課題的意義 軸承廣泛用于通用機械行業(yè)的重要組成部分，其質(zhì)量在一定程度上，影響了整個機 械系統(tǒng)的性能。精密軸承產(chǎn)品的水平和表現(xiàn)是好還是壞，是儀器和設(shè)備進行檢測和判斷。 因此，軸承測試儀本身是先進的，它會直接影響軸承的精度和可靠性的產(chǎn)品測試。隨著 軸承行業(yè)的生產(chǎn)和市場預(yù)測的日益發(fā)展，軸承儀器儀表制造業(yè)似乎已經(jīng)落后于形勢的發(fā) 展，因此開發(fā)的高科技設(shè)備和舊設(shè)備升級勢在必行。開發(fā)高科技探測器承載一個巨大的 市場。 目前，中國的軸承需求將繼續(xù)增加，在增加品種的出口產(chǎn)品和高精密產(chǎn)品越來越多， 所以，以充分落實國際標準，推動軸承工業(yè)的快速發(fā)展，軸承不能被忽略的發(fā)展和檢測 儀器改造，為國內(nèi)軸承探測器狀態(tài)和實際需求，精度高，速度快，因為經(jīng)濟實惠的自動 化檢測，盡快開發(fā)出來，以滿足軸承行業(yè)的快速發(fā)展，生產(chǎn)要求。因此，這個問題是非 常實用，非常有前途的項目市場。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 2 軸承檢測裝置外觀設(shè)計的總體方案設(shè)計 2.1 軸承檢測裝置外觀設(shè)計的工作原理 軸承檢測裝置的外觀設(shè)計機械結(jié)構(gòu)是由自動上料機構(gòu)，推力裝置，分揀裝置和外觀造 型設(shè)計組成。信號分析處理模塊由 pc 機和 Labview 軟件編寫的信號處理程序共同組成。 為了實現(xiàn)連續(xù)測量、提高自動化程度，設(shè)備在各執(zhí)行部件中大量使用了氣動元件，另外 還使用接近開關(guān)檢測各工位上軸承的狀態(tài)，避免了無用行程動作，提高了設(shè)備的智能化 程度。 軸承檢測裝置的工作原理如下：軸承上料料道內(nèi)檢測到無軸承的信號后，入料氣缸 運動推動滑板推動豎立在桿上的軸承進入上料的料道內(nèi)，料道有斜度軸承沿著料道向下 滾，然后利用氣缸推動擋板使軸承不向下滾，接著利用旁邊氣缸推動塊壓住擋板擋住的 第二個即將滑落的軸承，松動第一個氣缸使被擋板擋住的軸承向下滾，后面的軸承因為 被壓住而無法滾下， 再推動第一個氣缸使擋板復(fù)原，接著松動第二個氣缸使第二個軸承滾下被擋板擋住， 第一個軸承滾落入活動 v 塊內(nèi)，活動 v 塊下有兩個支撐的彈簧使 v 塊不向下運動，信號 檢測到軸承在活動 v 快上時，推力裝置上的推動氣缸，推動軸承沿著 v 塊進入檢測裝置 上，當軸承被檢測完了以后，軸承被推回原來的進入的位置，活動 v 快下有氣缸（氣缸 上連著薄板） ，信號檢測到軸承回到原來的位置，氣缸推動活動 v 塊展平，軸承就沿著滾 道向下，當檢測裝置檢測到該軸承是好的，給第三氣缸信號，第三氣缸向后運動使?jié)L道 有漏，軸承掉入一容器內(nèi)， 當檢測裝置檢測到該軸承是壞的，給第四氣缸信號，第四氣缸向后運動使?jié)L道有漏，軸 承掉入另一容器內(nèi)， （該分揀系統(tǒng)也可用 PLC 邏輯控制器來控制。 ） 軸承檢測裝置的外觀設(shè)計 11 圖 2.1 軸承檢測外觀設(shè)計的設(shè)備原理圖 圖 2.2 軸承檢測裝置的外觀造型設(shè)計 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 12 圖 2.3 軸承檢測裝置外觀設(shè)計的總裝 軸承檢測裝置的外觀設(shè)計 13 2.2 軸承檢測裝置的外觀設(shè)計的總體方案設(shè)計 本課題研制的軸承檢測裝置是自動化程度較高的機電產(chǎn)品，以提高檢測效率，檢測 質(zhì)量，降低成本為目標。根據(jù)工廠的需求，實際情況的經(jīng)驗，利用基于功能的設(shè)計方法， 設(shè)計出軸承檢測裝置的功能模型。本節(jié)整體設(shè)計，指導(dǎo)下面詳細設(shè)計。 2.2.1 軸承檢測裝置外觀設(shè)計的總體功能劃分 依據(jù)需求分析，利用機械工藝動作過程的分解方法，對設(shè)備的總功能進行劃分，歸 納總結(jié)出三大功能：軸承測量功能，軸承位置移動調(diào)整功能，軸承產(chǎn)品分揀功能，軸承 外觀造型。 圖 2.3 檢測裝置外觀設(shè)計的總體功能布局 2.2.2 檢測裝置外觀設(shè)計各功能分析 （1）軸承位置移動調(diào)整機構(gòu) 該機構(gòu)由給料機構(gòu)，隔離機構(gòu)，入料機構(gòu)，出料機構(gòu)組成。被測的軸承沿著斜滾道 向下滾動。該方案原理如圖 檢測裝置外觀設(shè)計的總體 功能 軸承 位置 移動 調(diào)整 功 能 軸承 產(chǎn)品 分揀 功能 軸承 外觀 造型 優(yōu)品 分揀 次品 分揀 給 料 隔 離 美觀 實用 入 料 出 料 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 14 圖 2.5 軸承位置移動調(diào)整機構(gòu) 軸承給料機構(gòu) 在工件的加工裝配過程中，充分利用自動化機構(gòu)是十分有必要的；供料器、隔離機 構(gòu)及上料機構(gòu)是自動上料裝置最基本的三個組成部分。 自動上料裝置通常由供料器、隔離機構(gòu)、分路機構(gòu)、合路機構(gòu)、上料機構(gòu)及輸送機 構(gòu)等所組成。其中，供料器、隔離機構(gòu)及上料機構(gòu)是其最基本的三個組成部分。各機構(gòu) 之間的連接通常使用料道或其它輸送機構(gòu)。在實際應(yīng)用中，上述各機構(gòu)往往不是彼此獨 立的，有時一個機構(gòu)既能將工件隔離又能將其分路，或既能將工件隔離又能上料。 考慮到給料機構(gòu)是實現(xiàn)自動化的利用感應(yīng)信號知道料道內(nèi)是否有軸承，使氣缸推動 平板，讓豎在桿上的軸承向料道方向滑去，進入料道。其結(jié)構(gòu)原理圖如下： 軸承檢測裝置的外觀設(shè)計 15 圖 2.6 給料機構(gòu) 隔離機構(gòu) 隔離機構(gòu)是實現(xiàn)軸承一個接一個向下滾下，當擋板被氣缸回縮去一個軸承滾下，而 后面的一個軸承被另一氣缸上的擋塊壓住，使后面的軸承不向下滾，接著使擋板氣缸恢 復(fù)到原位，擋塊氣缸回縮，使后面的軸承滾下到被擋板擋住的位置。當軸承檢測完畢進 入分揀裝置后，重復(fù)第一步的操作。其結(jié)構(gòu)原理圖如下： 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 16 圖 2.7 隔離機構(gòu) 入料機構(gòu) 軸承送料機構(gòu)功能類似與傳統(tǒng)軸承推力裝置，負責(zé)把在活動 v 塊上的軸承推上軸承 檢測裝置，其結(jié)構(gòu)圖如下：推力頭材料尼龍板，與推力氣缸采用螺紋連接，便于推力頭 更換。 圖 2.8 推力氣缸(推力裝置的二維和三維圖) 出料機構(gòu) 在軸承測量完畢后，那么軸承怎樣從檢測裝置的錐軸上退下并回到活動 v 塊的起始 處，就需要由軸承出料機構(gòu)來實現(xiàn)。本設(shè)備基于簡潔、經(jīng)濟的設(shè)計思想，在測量機構(gòu)上 采用氣缸帶動尼龍推力盤的方法， （或在檢測機構(gòu)上加裝彈簧使軸承回到原來的位置上。 圖見檢測裝置上： （2）軸承產(chǎn)品分揀機構(gòu) 軸承檢測裝置的外觀設(shè)計 17 在軸承測量結(jié)束以后，檢測裝置檢測到的各項數(shù)據(jù)，采集各種信號進入計算機進 行分析，并與事先人工設(shè)定的國家標準軸承參數(shù)相比較，會得出兩種結(jié)果：優(yōu)質(zhì)品（合 格） 、次品（不合格） 。然后由計算機發(fā)出的數(shù)字控制信號給 PLC，最后由 PLC 控制執(zhí)行機 構(gòu)實現(xiàn)產(chǎn)品分揀。利用氣缸實現(xiàn)次品、優(yōu)品的分揀。 圖 2.7 分揀機構(gòu) 為了該設(shè)備后能連接到軸承自動裝配線上，必須對軸承的上料機構(gòu)和上料機構(gòu)進行 便于連接到軸承傳送線的結(jié)構(gòu)設(shè)計， 本文設(shè)計的分揀機構(gòu)由活動 v 塊、推板、彈簧、上推氣缸、支撐桿（上下活動桿） 、 滾道、帶擋板的橫移氣缸、兩個容器組成。當被檢測軸承為優(yōu)質(zhì)品時，上推氣缸上移推 動平板（連著活動桿） ，把活動 v 快頂起，使得連接 v 塊的彈簧恢復(fù)到原樣，活動 v 塊被 完全展開，因為活動 v 塊展開有斜度，軸承沿著滾道向下滑，第一橫移氣缸運動回縮， 軸承掉入第一容器內(nèi)；當被檢測到軸承為次品時，軸承也是沿滾道下滑，第二橫移氣缸 運動回縮，軸承掉入第二容器內(nèi)。 2.2.3 動作方案及結(jié)構(gòu)布局設(shè)計 （1）動作方案設(shè)計 根據(jù)上節(jié)產(chǎn)品功能劃分圖知，課題研究的軸承檢測裝置的外觀設(shè)計大致有，軸承給 料、軸承隔離、軸承入料、軸承出料、軸承上推及軸承的優(yōu)、良分揀。 本設(shè)備是基于流水線設(shè)計思想設(shè)計的，因此按照流水作業(yè)的順序?qū)υ撛O(shè)備的動作進行 編排，即軸承給料、軸承隔離、軸承入料、軸承出料、軸承上推及軸承的優(yōu)、良分揀。 同時考慮到設(shè)備具有連續(xù)檢測功能的設(shè)備，應(yīng)該使上料桿上連一個有料道的容器使把軸 承放入容器內(nèi)軸承會沿著料道下滑，進入上料桿。實現(xiàn)連續(xù)運行，考慮到軸承進入活動 v 塊上在檢測工位進行檢測時，軸承被隔離機構(gòu)控制，而當軸承進入分揀機構(gòu)時，軸承利 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 18 用隔離機構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)軸承繼續(xù)下一個滾下檢測。 （2）布局的設(shè)計 本課題實現(xiàn)自動檢測，得出設(shè)備所需的各個機構(gòu)以及各個工位的布局 分為給料工位、隔離工位、入料工位、分揀工位。簡述如下： 給料工位：即軸承進入設(shè)備的起始工位，設(shè)備利用一個標準氣缸與滑動板實現(xiàn)軸 承給料。 隔離工位：便于軸承能夠繼續(xù)，挨個檢測，利用一個標準氣缸與擋板以及另一個 標準氣缸與擋塊來實現(xiàn)。 上料工位：設(shè)備的第三個工位，軸承檢測最關(guān)鍵一步，利用一標準氣缸推動讓軸 承上檢測機構(gòu)。 分揀工位：由于要對被測軸承進行兩種方式的分揀，那么就必須設(shè)置兩個軸承出 料口：第一塊優(yōu)品出口道，由一標準氣缸回縮實現(xiàn)；第二塊次品出口道，由另一標準氣 缸回縮實現(xiàn)。 2.3 軸承檢測裝置的外觀造型設(shè)計 2.3.1 造型設(shè)計符合人的情感 測量機械產(chǎn)品的優(yōu)點，其性能價格比肯定是關(guān)注的重要方面，而欲望的滿足人們的 心理和情感的外觀設(shè)計，它應(yīng)該吸引人們的注意力。雖然機械產(chǎn)品的幾何形狀，以確保 產(chǎn)品的性能，但如果它的外觀設(shè)計可以適用于一些情感因素，設(shè)計出一種新的審美，符 合人體工程學(xué)的關(guān)系審美要求，所以，男人之間的情感紐帶，將緊緊產(chǎn)品融合在一起機 械產(chǎn)品，這是在激烈的市場競爭中，競爭的條款就顯得尤為重要。 2.3.2 外型與結(jié)構(gòu)相結(jié)合 一家集產(chǎn)品開發(fā)需要涉及很多領(lǐng)域的相互合作，設(shè)計師在腦海中慢慢形成了一個基 本的概念，通過不斷與客戶溝通，然后經(jīng)過一段時間的修改，產(chǎn)品形象逐漸清晰起來， 但是這僅僅是開始，創(chuàng)造性的科學(xué)設(shè)計嚴格的要求，實現(xiàn)了外觀的結(jié)構(gòu)支撐，否則只能 “紙”，因此，設(shè)計者必須理解的結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，而且還可以利用現(xiàn)有的處理技術(shù)和結(jié)構(gòu)，而 不會妨礙他們。 形式服從功能，連接在一起形成的結(jié)構(gòu)，外觀設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計，外形設(shè)計師和工程 師探討所有可行的設(shè)計相結(jié)合。一方面，外觀設(shè)計師附件的功能和結(jié)構(gòu)建模的基礎(chǔ)上是 有意義的;另一方面，結(jié)構(gòu)工程師的內(nèi)部空間中的形狀的合理使用，要盡量滿足這種形狀 和結(jié)構(gòu)的需要隨后的產(chǎn)品設(shè)計的完美匹配，提供了一個良好的開端。 2.3.3 造型設(shè)計的現(xiàn)狀與發(fā)展 近年來的發(fā)展和改善市場經(jīng)濟，國民經(jīng)濟的快速增長，發(fā)展現(xiàn)代科學(xué)和技術(shù)，人們 的生活水平的不斷提高，消費者的需求已經(jīng)逐漸轉(zhuǎn)向從一些消費者的消費質(zhì)量，性能， 消費和感性消費產(chǎn)品的工業(yè)設(shè)計要求，不僅美觀，大方，色彩以滿足現(xiàn)代人的審美要求， 性能，符合人體工程學(xué)的產(chǎn)品滿足市場需求。許多產(chǎn)品在市場上后不能達到預(yù)期的效果， 究其原因無非就是產(chǎn)品的工藝，性能，材料，可靠性，人力協(xié)調(diào)未經(jīng)設(shè)計和用戶的使用 和初步設(shè)計的產(chǎn)品，商家的市場運作相結(jié)合以及有關(guān)這些問題，需要現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計的產(chǎn) 物。中國加入 WTO 后，國內(nèi)市場競爭日益國際化，一些企業(yè)和有識之士開始把目光投向 工業(yè)設(shè)計，采取切實措施，擴大設(shè)計團隊，完善的設(shè)計組織。許多公司成立了設(shè)計中心 軸承檢測裝置的外觀設(shè)計 19 （如美國） ，設(shè)計公司（如海信） ，設(shè)計院或設(shè)計公司在境外設(shè)立（如海爾，科龍， 等）專業(yè)的工業(yè)設(shè)計產(chǎn)品，工業(yè)產(chǎn)品，現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計的快速發(fā)展，其核心的競爭地位正 在不斷提升和鞏固。 產(chǎn)品外觀設(shè)計的美體是一個不易把握的問題。一件產(chǎn)品外觀產(chǎn)品設(shè)計究竟美不美,不 同的人,由于不同的審美觀,不同的教育背景,不同的興趣愛好,甚至性格以及不同的時代等 原因,會有不同方面的結(jié)論。統(tǒng)一一致美或不變的美似乎難于尋找。而機器裝置工業(yè)設(shè)計 追求的不僅是外觀的美,更應(yīng)以人為本,最大限度地貼近人們對產(chǎn)品使用簡便、安全、有親 切感等方面的需求,體現(xiàn)對人的關(guān)懷。機器工業(yè)設(shè)計應(yīng)是機床企業(yè)創(chuàng)新與發(fā)展的體現(xiàn),是提 高機床產(chǎn)品附加值的有效手段,是繼科技創(chuàng)新競爭之后的第二次競爭。本文研究軸承檢測 裝置的外觀造型設(shè)計的特點,旨在不僅提高軸承檢測裝置的外觀造型質(zhì)量,更進一步增強其 在國內(nèi)外市場的競爭力與附加值,使產(chǎn)品立于不敗之地。 2.3.4 方案分析比較 外觀設(shè)計方案一：如下圖 在下面的圖上看出外觀造型設(shè)計的兩側(cè)和頂蓋是透明的，這樣有利于觀察，和美觀。 本外觀造型兩側(cè)和頂蓋采用玻璃鋼設(shè)計其余部位采用復(fù)合材料，輕薄堅固，頂蓋可以通 過下面的小型氣動裝置可以自動上頂，下蓋。計算機和控制處的材料選用鋁鎂合金。 材料的優(yōu)點分析： 玻璃鋼：玻璃鋼即纖維強化塑料,一般指用玻璃纖維增強不飽和聚脂、環(huán)氧樹脂與酚 醛樹脂基體,以玻璃纖維或其制品作增強材料的增強塑料,稱為玻璃纖維增強塑料由于其 特性現(xiàn)在玻璃鋼已經(jīng)應(yīng)用航空、火箭、宇宙飛行器、高壓容器以及在其他需要減輕自重 的制品應(yīng)用中,都具有卓越成效。 (l)輕質(zhì)高強 (2)耐腐蝕性能好 (3)電性能好 (4)熱性能良好 玻璃鋼材料的工藝特征： (l)可設(shè)計性好 l)可以根據(jù)需要,靈活地設(shè)計出各種結(jié)構(gòu)產(chǎn)品, 來滿足使用要求,可以使產(chǎn)品有很好的 整體性。 2)可以充分選擇材料來滿足產(chǎn)品的性能。 (2)工藝性優(yōu)良 l)可以根據(jù)產(chǎn)品的形狀、技術(shù)要求、用途及數(shù)量來靈活地選擇成型工藝。 2)工藝簡單,可以一次成型,經(jīng)濟效果突出,尤其對形狀復(fù)雜、不易成型的數(shù)量少的產(chǎn) 品,更突出它的工藝優(yōu)越性。 復(fù)合材料是由兩種或多種不同種類的材料，通過物理或化學(xué)的方法，在宏觀的材料組 合物具有新屬性。在各種材料互相配合，以產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)的性能，復(fù)合材料的整體性能 優(yōu)于原來的組成，以滿足不同的需求。基復(fù)合材料分為金屬和非金屬兩大類。常用的鋁， 鎂，銅，鈦和它們的合金的金屬基質(zhì)。金屬基體是合成樹脂，橡膠，陶瓷，石墨和碳。 增強材料是玻璃纖維，碳纖維，硼纖維，芳族聚酰胺纖維，碳化硅纖維，石棉纖維，晶 須，和硬金屬細線等。 復(fù)合體的復(fù)合材料是指由兩種或多種不同的物質(zhì)在不同的材料的組合的方法，可以 做出各種各樣的材料，優(yōu)點，克服單一材料的缺點，擴大材料的應(yīng)用范圍。由于復(fù)合材 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 20 料具有重量輕，強度高，易成型，彈性好，耐化學(xué)腐蝕和耐候性好等特點。 材料采用樹脂基復(fù)合材料的增強材料，主要有玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、超高 分子量聚乙烯纖維等。 鋁鎂合金：鋁鎂合金的計算機殼主要元素是鋁，再摻入少量的鎂或是其他的金屬材 料來加強其硬度。以 Mg 為主要添加元素的鋁合金，由于它抗蝕性好，又稱防銹鋁合金。 因本身就是金屬，其導(dǎo)熱性能和強度尤為突出。 特性：質(zhì)量輕、密度低、散熱性較好、抗壓性較強，能充分滿足 3C 產(chǎn)品的高度集成 化、輕薄化、微型化、抗摔撞及電磁屏蔽和散熱的要求。其硬度是傳統(tǒng)塑料機殼的數(shù)倍， 但重量僅為后者的三分之一。 圖 2.8 外觀造型設(shè)計三維圖 軸承檢測裝置的外觀設(shè)計 21 圖 2.9 外觀造型設(shè)計二維圖 外觀設(shè)計方案二：如圖下 其外觀上與普通機床相似，采用的門是對開式的所占的左右方向的空間較大，外殼 材料上采用的是鑄鋼，計算機和控制系統(tǒng)放入里面，占空間，容易和檢測裝置發(fā)生碰撞， 裝置外殼上的窗采用鋼化玻璃。 鑄鋼缺點：鑄造性能差，鑄鋼的熔點較高，鋼液易氧化，鋼水流動性差、收縮大， 以及存在疏松、偏析、縮短、氣泡、攙雜、粗晶等缺點 被焊合或細化冷加工強化的辦法 進步功能 等等。 鋼化玻璃：實際上是一種預(yù)應(yīng)力玻璃，為提高玻璃的強度，通常使用化學(xué)或物理的方 法，在玻璃表面形成壓縮應(yīng)力，在玻璃表面暴露于外部應(yīng)力時成為第一個偏移量，從而 提高承載能力，其抗增強玻璃擋風(fēng)耐壓性，冷性和耐熱性，耐沖擊性。 鋼化玻璃的第一個缺點是鋼化玻璃不能再被切割后的制造和加工，僅在鋼上的玻璃 所要求的形狀之前，然后再進行處理的鋼。其次，雖然強度鋼化玻璃比普通玻璃強，但 是玻璃在溫度變化時自爆的可能性 圖 2.10 設(shè)備外觀造型設(shè)計 綜上所述：方案一與方案二進行比較，顯而易見方案一優(yōu)勢明顯所以本設(shè)備的外觀造型 設(shè)計采用方案一。 2.