汽車(chē)變速器前后軸承壓裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

李鵬　顧信福

【摘 要】隨著社會(huì)的發(fā)展，擁有高效率和高質(zhì)量的自動(dòng)化裝配線(xiàn)才能適應(yīng)現(xiàn)代化進(jìn)程的要求。針對(duì)汽車(chē)變速箱公司原有變速箱裝配線(xiàn)中，手工裝配變速箱中殼軸承外圈勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低等問(wèn)題，作者通過(guò)深入的研究和分析，以及對(duì)現(xiàn)有裝配線(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，實(shí)現(xiàn)了八擋、九擋變速箱中軸承外圈的自動(dòng)裝配，研制出了能同時(shí)完成了八擋或九擋變速箱中殼中兩軸承外圈同時(shí)裝配 的立式軸承壓裝機(jī)，使得在同一裝配線(xiàn)使用 同一設(shè)備可完成八擋和九擋使軸變速箱的裝配工作。

【關(guān)鍵詞】汽車(chē)變速箱 軸承 裝配

1 變速器軸承壓裝系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理

1.1 壓裝系統(tǒng)組成

壓裝系統(tǒng)主要由機(jī)械系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)組成。機(jī)械系統(tǒng)包括線(xiàn)體“升降小車(chē)”彎板“頂板夾緊裝置“頂升油缸和壓裝油缸等，液壓系統(tǒng)主要由推進(jìn)油缸回路、頂升油缸回路組成。

1.2 壓裝系統(tǒng)工作原理

軸承壓裝工作原理如下：通過(guò)軌道小車(chē)將變速器箱體送至壓裝機(jī)工作位置$頂升油缸舉升，利用定位裝置使軸承承孔軸線(xiàn)和壓裝油缸軸線(xiàn)平行并夾緊，操作人員將齒輪軸或合件放入箱體內(nèi)相應(yīng)位置，啟動(dòng)推進(jìn)油缸，頂尖伸出將齒輪軸頂起定位，準(zhǔn)備壓裝；壓裝油缸將軸承壓入齒輪軸及承孔；壓裝結(jié)束，壓裝油缸活塞退回；軸承壓裝過(guò)程結(jié)束。

1.3 技術(shù)術(shù)要求

該壓裝機(jī)必須要滿(mǎn)足的技術(shù)要求為：

（l）壓裝機(jī)能同時(shí)滿(mǎn)足 同檔箱中殼的中間軸、二軸錐軸承外圈的壓裝。

（2） 壓裝機(jī)能適應(yīng)不同檔箱體中殼的中間軸、二軸錐軸承外圈的壓裝。

（3） 壓裝過(guò)程滿(mǎn)足基本動(dòng)作且不產(chǎn)生偏差現(xiàn)象，穩(wěn)定可靠，能將壓力消耗在壓機(jī)內(nèi)部，

地面不承受壓力。

（4）配備相應(yīng)的上下料結(jié)構(gòu)，保證起吊設(shè)備不與壓裝設(shè)備產(chǎn)生干涉。

（5）在進(jìn)行品種切換時(shí)，保證該壓機(jī)的調(diào)整時(shí)間符合節(jié)拍要求。

（6）設(shè)備在使用時(shí)具有足夠的剛性、行程可調(diào)、環(huán)保、維修簡(jiǎn)單等。

通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，要實(shí)現(xiàn)該裝配線(xiàn)中中殼軸承外圈裝配的自動(dòng)化工 是一個(gè)非常棘手的問(wèn)題，其中實(shí)現(xiàn)中間軸、二軸軸承外圈同時(shí)壓裝，同時(shí)滿(mǎn)足兩品種不同的中心距和壓差，適應(yīng)產(chǎn)品的柔性化裝配線(xiàn)，這些都成了制約自動(dòng)化裝配的關(guān)鍵問(wèn)題，基于這些問(wèn)題，目前國(guó)內(nèi)也沒(méi)有出現(xiàn)能滿(mǎn)足需求的設(shè)備出現(xiàn)。

2 軸承裝配說(shuō)明

變速器后蓋總成軸承裝配工序如下：a副箱中間軸總成（2件）放在裝配胎具定位孔內(nèi)；b安放同步器；c裝副箱主軸、副箱減速齒輪等附件；d裝后蓋殼體；e裝配軸承。3個(gè)軸承中心在一條直線(xiàn)上成“凸”字形，組合軸承 高出，軸承 "（2個(gè)）低，且在一個(gè)平面上。手工裝配是先裝兩側(cè)兩個(gè)軸承（起定位作用），再裝中間組合軸承。壓裝可以采用先壓兩側(cè)兩個(gè)軸承再壓中間組合軸承或是3 個(gè)軸承同時(shí)壓裝的方式。

3 變速器關(guān)鍵軸承壓裝分析

3.1 變速器裝配的關(guān)鍵過(guò)程

速器生產(chǎn)線(xiàn)由三十多個(gè)生產(chǎn)工序組成，對(duì)其實(shí)施 SPC，首先要識(shí)別關(guān)鍵生產(chǎn)工序及關(guān)鍵控制變量。變速器裝配過(guò)程中的關(guān)鍵軸承壓裝，關(guān)鍵螺栓擰緊及墊片厚度選擇等都是關(guān)鍵過(guò)程。

軸承是變速器的重要零件，為了實(shí)現(xiàn)齒輪配合嚴(yán)格定位及旋轉(zhuǎn)要求，高速滾動(dòng)軸承與軸及軸承座孔需采用過(guò)盈配合。當(dāng)軸承過(guò)盈量過(guò)小，軸承會(huì)發(fā)生蠕變以致失效，當(dāng)軸承過(guò)盈量過(guò)大，采用液力壓裝機(jī)冷壓裝時(shí)會(huì)劃傷工件。要提高變速器裝配生產(chǎn)線(xiàn)的裝配質(zhì)量，必需對(duì)關(guān)鍵軸承的裝配嚴(yán)格把關(guān)，對(duì)其裝配情況進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)控?？梢源_定，變速器軸承裝配過(guò)程，是變速器裝配生產(chǎn)線(xiàn)上最重要的工序之一。關(guān)鍵軸承裝配主要包括前殼體和后殼體軸承的壓裝，差速器軸承的壓裝等。

實(shí)施 SPC 控制圖時(shí)，軸承壓裝力，螺栓擰緊力和墊片厚度可作為控制變量。在監(jiān)控計(jì)算機(jī)中，這些數(shù)據(jù)都可通過(guò)設(shè)備層現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)從設(shè)備控制器中采集，各個(gè)設(shè)備控制一般由 PLC 實(shí)現(xiàn)，PLC通過(guò)壓力傳感器或位移傳感器來(lái)獲取相應(yīng)變量值。統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制要求控制變量服從正態(tài)分布，這是對(duì)變量應(yīng)用控制圖的基礎(chǔ)。所以必須對(duì)控制變量進(jìn)行分析，建立其數(shù)學(xué)模型，分析其變化規(guī)律。這對(duì)下一步控制圖的實(shí)施具有重要意義。

3.2 軸承最大壓裝力分析

常用的軸承裝配方法有溫差法、冷壓法以及溫差與壓裝結(jié)合法。冷壓法常見(jiàn)的有手錘配合套筒敲擊法、螺旋加壓法、液力壓裝機(jī)以及伺服壓裝機(jī)。變速器裝配線(xiàn)上重要軸承的壓裝，壓裝力比較大，裝配要求比較高，都使用專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的液力壓裝機(jī)，以保證軸承壓裝質(zhì)量。液力壓裝機(jī)可以采集位移壓力數(shù)據(jù)，并顯示一次壓裝過(guò)程中的位移壓力曲線(xiàn)和時(shí)間壓力曲線(xiàn)。

由材料力學(xué)理論和彈性力學(xué)理論通過(guò)簡(jiǎn)化模型分析可計(jì)算出軸承壓裝力和過(guò)盈量的關(guān)系。對(duì)于軸頸與軸承內(nèi)圈過(guò)盈配合產(chǎn)生的軸向摩擦力，可套用材料力學(xué)厚壁圓筒的處理方法。

3.3 軸承壓裝曲線(xiàn)

在實(shí)際壓裝過(guò)程中，將軸承壓到與軸頸貼合時(shí)要保持?jǐn)?shù)秒，此時(shí)的保持壓力也就是貼合壓力，貼合壓力遠(yuǎn)大于最大壓裝力，這由工藝設(shè)計(jì)決定。到達(dá)最大壓裝力后瞬間即達(dá)到貼合壓力。

液力壓裝機(jī) PLC 一般采集貼合壓力時(shí)間點(diǎn)前，與貼合壓力時(shí)間點(diǎn)有一小段固定時(shí)間間隔的時(shí)間點(diǎn)的壓力，作為軸承壓裝的最大壓裝力。監(jiān)控計(jì)算機(jī)可采集 PLC 中此壓力值，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。以監(jiān)控生產(chǎn)線(xiàn)上的軸承壓裝情況。

4 壓裝夾具的設(shè)計(jì)

壓裝采用下定位的方式，要求壓機(jī)上壓頭與下面舉升裝置的定位頂桿有較高的位置度要求。工作時(shí)，壓機(jī)自動(dòng)初定位裝配小車(chē)，舉升裝置油缸抬升，定位頂桿通過(guò)壓裝夾具的兩個(gè)下定位孔二次定位壓裝夾具，壓裝夾具上的3個(gè)定位孔定位兩根副箱中間軸和副箱主軸，這樣保證了3根軸及其軸承分別與3個(gè)上壓頭有一定的同軸度，3個(gè)上壓頭內(nèi)孔留有較大間隙以保證壓裝時(shí)與軸不發(fā)生干涉。壓裝時(shí)，壓裝夾具被抬起，與裝配小車(chē)脫離，下工裝板承受壓力，小車(chē)不受壓力。

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