MODULE M5 · 10.0 HOURS

轴承及锁紧件安装

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LEARNING OBJECTIVES

本模块目标

  1. 理解精密机器人手制作所需的轴承及轴的机械公差与安装原理。
  2. 学习使用热熔嵌件(Heat-set insert)确保工程塑料零件锁紧强度的方法。
  3. 使用合适的转矩和锁紧规格，最大限度减少组装游隙。

轴承与轴的公差管理

为保证精密机器人关节的顺畅运动及刚性，使用 iglide® J 滑动轴承(JSM-0810-10)和 8 mm 铝合金精密轴(AWMP-08)。滑动轴承设计为在外壳中压入(press-fit)时内径会进行调整，遵循外壳建议的内径公差是关键 [S17, S18]。游隙过大会降低关节精度，而过窄则会导致摩擦力增加，降低执行器(DYNAMIXEL XM430)的电流效率。

热熔嵌件安装

PC-CF(碳纤维增强 PC)打印件若直接锁紧金属螺钉，因材料特性极易磨损螺纹。为防止此类情况，使用黄铜材质的热熔嵌件(HTBI-M3-BR) [S21]。嵌件插入 4.0 mm 引孔后加热熔化周围树脂进行锁紧，即使反复拆装也能维持极高的机械强度 [S21]。若此时嵌件倾斜，会导致组装后的连杆对齐偏差，因此保持垂直至关重要。

WORKED EXAMPLES

讲解示例

  1. 示例 1: 确认外壳内径 - iglide® JSM-0810-10 轴承外径为 10 mm。因此外壳孔径必须按 10 mm 设计，且插入嵌件时若不遵守 4.0 mm 的引孔规格，会导致嵌件打滑或外壳损坏 [S17, S21]。
  2. 示例 2: M3 螺钉组装 - M3x10 帽螺钉使用 2.5 mm 内六角扳手锁紧，过大转矩会导致嵌件周围树脂产生裂纹，因此要在“不再转动的一点”用最小限度的力固定 [S20]。

LAB PROTOCOL

机器人手关节精密组装

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    1. 确认 PC-CF 打印件外壳上的 4.0 mm 引孔干净，将嵌件垂直对齐。

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    2. 将烙铁加热至合适温度，垂直缓慢按下嵌件，使其与外壳表面平行压入。

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    3. 将 iglide® 轴承压入孔位，插入 8 mm 铝轴，确认游隙与阻力。

  4. 4

    4. 使用 M3 螺钉完成连杆间锁紧，转动关节验证摩擦是否均匀。

安全检查
  • 烙铁温度极高，注意烫伤，加热后立即放入架上。
  • 嵌件压入时产生的微尘应防止吸入，必须彻底通风。
  • 佩戴护目镜进行作业。
  • 检测到异常发热、气味或烟雾时，切勿靠近，应切断危险区域外预先指定的建筑物配电盘断路器或认证的 upstream master disconnect 以断开 3 个适配器的电源后再撤离。若危险区域外没有可操作的 upstream 断开手段，则禁止系统通电。转矩释放不能代替断电。维护与接近必须在计划停止后，通过物理断开及测量确认无电后方可执行。

实验提交物

  • 关节摩擦测试日志
  • 嵌件垂直对齐检查照片
  • 组装后连杆的自由度及游隙测量记录

ASSIGNMENT

组装公差及锁紧力分析报告

提交物

评分标准

  • 是否明确描述了嵌件插入的垂直度？
  • 是否正确解释了轴承与轴的公差概念？
  • 是否遵守了组装阶段的安全守则？

KNOWLEDGE CHECK

理解检查

1iglide® J 轴承压入外壳后内径发生调整的原因是什么？
2在 PC-CF 打印件上使用黄铜热熔嵌件时合适的引孔尺寸是？

FIELD CHECK

完成标准

  • 确认已组装的 5 个手指关节的摩擦阻力均匀并提交测量记录。
  • 目视及尺寸检查确认所有嵌件均与 PC-CF 外壳水平。
  • 签署组装过程中已遵守安全守则的誓言书并提交作业记录簿。

MODULE SOURCES

本模块参考资料

  1. iglide J JSM-0810-10 Sleeve Bearingigus.com · technical_documentation
  2. drylin R Metric Aluminum Precision Shaft AWMPigus.com · technical_documentation
  3. Socket Head Cap Screws Technical Datain.misumi-ec.com · technical_documentation
  4. M3 Heat-Fix Threaded Inserts HTBI-M3-BRaccu-components.com · datasheet