摘 要

本文对传统的轴承轧制生产线进行了重新设计。相比于传统的需要大量人工操作的生产线，将原本的多个压力机换成了多工位压力机，并且增加设计了自动化的下料转移装置、以机械手为基础改造的上料装置和自动化运输装置，显著减少人工操作，大大提高生产效率并且节约了生产成本。

关键词：轴承轧制生产线 自动化 机械手

Abstract

In this paper, the traditional bearing rolling production line was redesigned. Compared to the traditional production line which needs for a large number of manual operation. The original number of presses are changed into a multi-station presses.And the design of the automated cutting material transfer device, the robot-based transformation of the feeding device and automation transport equipment are increased. The new production line significantly reduces the manual operation, greatly improves production efficiency and saves production costs.

Key words:Bearing Rolling productionline Automated robot

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 轧制技术简介 1

1.1.1轴承轧制技术简介 1

1.1.2现有生产线的简介 1

第2章轴承轧制自动生产线的总体设计 4

2.1 工序简介 4

2.2 生产线改造的技术要求 6

2.3 自动化锻压生产线的总体方案设计与分析 6

2.3.1 现有轴承轧制生产线设备简介 6

2.3.2下料转移装置方案 8

2.3.3压力机自动化输送装置方案 9

2.3.4 压力机上料装置方案 10

2.3.5轧环机上料夹持装置 10

第3章 轴承轧制自动生产线关键结构设计 12

3.1压力机自动化输送装置设计 12

3.1.1夹紧装置设计 12

3.1.2移动横杆的设计 20

3.2压力机参数的计算和选取 23

3.2.1压力机冲压力的计算 23

3.3下料转移装置的设计 25

3.4 轧环机上料夹持装置 27

3.4.1夹紧力计算 27

3.4.2 机械手设计 28

3.4.3驱动力计算和液压缸的选取 31

第4章 运动仿真 34

4.1下料转移机构的仿真 34

4.2自动运输装置的仿真 35

4.3 轧环机上料机构 38

第5章 总结 41

参考文献 43

致谢 45

第1章 绪论

• 1. 轧制技术简介

轧制过程由于轧件与轧辊之间的摩擦力将轧件拉进不同旋转方向的轧辊之间，由于轧辊的作用使轧件产生塑形变形的过程。金属材料，尤其是钢铁材料的塑形加工，超过90%的加工都是通过轧制完成的。

1.1.1轴承轧制技术简介

轴承环轧制成形技术（简称轧环）是一种通过轧辊的作用，将使轧件毛坯（轴承环件毛坯）的壁厚减小、直径扩大、轮廓成形的局部连续塑性成形的技术^[1]。用这种技术进行轴承环件的轧制有点有很多。例如节约能源、节省人力、节省材料、可以降低生产成本、提高生产效率和拥有更好工作性能都是轧环技术的优点^[2]。轧环工艺按方向分为：径向轧环何径-轴向热轧环，按是否需要加热还分为冷轧和热轧^[3]。质量一致、公差小、生产时间短等都是轧环成型件的优点，所以环件轧制也是国际高性能轴承环技术发展的方向^[1-5]。

1.1.2现有生产线的简介

一般轴承轧制生产线由中频炉、压力机、轧环机等几个主要的部分组成。中频炉负责加热坯料，使坯料易于被压力机加工。压力机负责将坯料压制成形状大小与产品较为接近的毛坯。最后由轧环机将由压力机加工后毛坯加工成要求的产品。在传统的生产线中，上下料和工件转移的操作都有人工来完成，一个轴承轧制生产线的正常运转需要6个甚至7个工人来进行操作，存在效率低、工时长、成本高等多个弊端。在高温高强度的工作状态下甚至会发生很严重的工作事故，对工人造成身体上的伤害和经济上的损失。在部分新建的车间里则采用了更多自动化设备对传统的生产线进行了自动改造。

• 1. 轧制生产线的国内外发展趋势

现今轴承轧制的生产线都在趋向进行自动化改造，尽量做到高自动化、完全自动化。尽量用电脑数字化控制的机器人代替原来的人工操作完成的工作，最大化减少生产过程中的人工操作。由于每一个工作步骤都是按照电脑程序的设定完成，所以每一个工位之间机器人的工作配合更加合理，能明显提高工作效率，降低生产成本。

目前德国和日本的轴承轧制自动化生产技术处于世界领先的地位。

• 1. 课题研究的背景和意义

轴承是对机械装置进行承载和帮助机械装置进行传动的基础零件，在汽车上也有广泛的应用，起到了支撑，润滑，传递动力等不同的作用。通过制造轴承的技术水平，也可以衡量一个国家的制造业的竞争力和先进程度。

轴承的主要组成部分分为轴承环、滚动体和保持架等。轴承环是轴承组成部分里最重要的部分，它的尺寸和质量也是最大的，轴承的工作性能和使用寿命都与轴承环密切相关^[6]。在传统的加工工艺中一般都会选取热锻加工或者切削加工来对轴承环进行加工，但是这种加工工艺存在很多缺陷，比如有大的加工余量、较长的加工工时和较低的材料利用率等，更为严重的时候甚至会切断金属流线，使生产的轴承的组织受到破坏，从而不能加工生产比较高级的轴承产品。

然而环件轧制与整体模锻相比具有节能、节材、省力的优点，是一种高效、少无切削塑形加工技术。

轴承环轧制成形（简称轧环）是一种在轧辊作用下使环件毛坯壁厚减小、直径扩大、界面轮廓成形的局部连续塑性成形技术，可以节约能源、节省人力、节省材料、可以降低生产成本、提高生产效率和拥有更好工作性能 。轧环是国际高性能轴承环技术发展方向,其成形件具有质量一致、公差小、生产时间短等优点。

为了提高轴承轧制的生产效率和质量，现在国内外都在对轴承轧制设备及其自动化生产线进行研究。通过利用工业机器人、锻压机械手、冲压机械手等数控自动化工具的利用，相比与传统生产提高了生产的效率。新型数控立式热轧环机及其自动化生产线的设计和研制成功将改变传统径向热轧环落后的生产现状，显著提升高性能轴承环件的生产效率和制造精度，具有广泛的应用前景。