軸承熱裝工藝研究

李攀 房東

【摘 要】軸承是變速器重要的傳動(dòng)部件，軸承的裝配質(zhì)量直接影響著軸承的壽命，影響變速器的質(zhì)量。本文以某客戶總成最常用到的副箱中間軸軸承為例，簡(jiǎn)單介紹了軸承裝配工藝，詳細(xì)敘述熱裝工藝的實(shí)驗(yàn)過(guò)程和方法，并據(jù)此制定了熱裝參數(shù)和作業(yè)辦法。

【關(guān)鍵詞】變速器;軸承;裝配工藝;加熱

1.引言

軸承作為變速器傳動(dòng)系統(tǒng)中的關(guān)鍵零件，對(duì)變速器總成質(zhì)量起到?jīng)Q定性作用?，F(xiàn)階段的軸承裝配工藝主要有壓力裝配和熱（冷）裝法。壓裝是利用液壓泵推動(dòng)夾具將軸承壓入與之配合的孔（軸），裝配過(guò)程中對(duì)軸承清潔度有一定影響、并且可能出現(xiàn)軸承壓傷，這也是我司目前主要軸承的裝配方式。熱裝法是利用熱脹冷縮原理，使其將原本緊配合變?yōu)樗膳浜系囊环N安裝方式，常使用的方法有電熱板加熱、電爐加熱、感應(yīng)加熱、油槽加熱，其中感應(yīng)加熱利用電磁感應(yīng)原理可以快速、可靠而又干凈地將軸承加熱至所需溫度，不會(huì)對(duì)軸承、主軸造成損傷，且具有很高的效率。

熱裝可以為客戶提供更高品質(zhì)的產(chǎn)品，特別適合于我司的可分離式圓柱滾子軸承。由于內(nèi)外圈分開(kāi)裝配，因此被加熱的只有內(nèi)圈，這樣可以輕易裝于軸上，同時(shí)不會(huì)對(duì)外圈和孔座的配合產(chǎn)生影響。本文將以某客戶產(chǎn)品大量用到的NJ型軸承42307E為例，進(jìn)行熱裝工藝的實(shí)驗(yàn)和參數(shù)確定。

2.初步分析

2.1加熱器的控制

該軸承加熱器控制分為時(shí)間模式和溫度模式。溫度模式下通過(guò)吸附在軸承上的傳感器來(lái)實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度，達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)機(jī)器停止加熱完成退磁。時(shí)間模式下為倒計(jì)時(shí)，達(dá)到設(shè)定的時(shí)間即停止加熱并完成退磁。在前期試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)溫度模式下傳感器無(wú)法和軸承內(nèi)壁保持良好接觸，且溫度易被環(huán)境影響;需要定期校準(zhǔn);作業(yè)時(shí)消耗的操作時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)操作要求較高。考慮操作便利性、節(jié)拍和后期維護(hù)，我們選擇了時(shí)間控制模式，僅需放上工件，按下按鈕至倒計(jì)時(shí)完畢即可，操作簡(jiǎn)單快捷。

2.2熱裝參數(shù)分析

圓柱滾子軸承42307E 尺寸參數(shù)350 -0.012，C09020副箱焊接軸頭尺寸35+0.016 +0.006，過(guò)盈量δ=0.006-0.028mm，順利裝配時(shí)應(yīng)保持0.01mm左右的間隙，軸承加熱膨脹量：

△d max=δ+0.01=0.038mm。? ? ? ? ? （1）

根據(jù)軸承鋼膨脹量計(jì)算公式：

△d max=a*d0*（t1-t0）=1.25x10^-5x35x（t1-30）? ?（2）

根據(jù)式（1）（2）得： t1 max=116.9 ℃，具體數(shù)值需要再根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果修正。

其中，△d是軸承的直徑膨脹量，單位為mm;a為軸承鋼線膨脹系數(shù)，為1.25*10^-5;d0為軸承或工件的初始直徑;t1為軸承加熱后的溫度;t0為軸承的初始溫度。

軸承內(nèi)圈加熱超過(guò)120℃可能會(huì)導(dǎo)致軸承發(fā)生退火，使軸承內(nèi)部金相組織和力學(xué)性能發(fā)生變化，從而使內(nèi)圈的硬度和精度降低，損害軸承性能。經(jīng)式（2）得t1 max=116.9℃小于要求值，考慮到軸承裝配可以在2-5秒內(nèi)完成，因此忽略軸承在裝配過(guò)程中的溫度損失。

3.實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析

3.1簡(jiǎn)述裝配工藝

a、將免清洗的焊接軸總成立放在工作臺(tái)面;b、取42307E軸承內(nèi)圈放在加熱器上，啟動(dòng)加熱機(jī)待達(dá)到規(guī)定時(shí)間;c、迅速將內(nèi)圈拿起套入軸頭;d、使用榔頭敲擊一次，確認(rèn)裝配到位，并補(bǔ)償因軸向冷卻收縮與軸肩產(chǎn)生的間隙。

3.2實(shí)驗(yàn)材料

A、 上海戴姆電器 DCL-T軸承感應(yīng)加熱器。功率0.5-1KW，適用軸承內(nèi)徑20≤φ≤120mm，具有自動(dòng)退磁功能。

B、 勝利儀器DM6801A? K型熱電偶測(cè)溫儀。量程-50-250℃，分辨力0.1℃，測(cè)量精度±1.5℃，經(jīng)過(guò)公司計(jì)量室校準(zhǔn)。

C、 JS150T-1707046B副箱焊接軸總成、42307E軸承各50件。

3.3實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果分析

3.3.1.加熱時(shí)間與溫度變化

初步確定加熱溫度與加熱時(shí)間的關(guān)系如圖1。

3.3.2熱裝試驗(yàn)

參考2.2中計(jì)算得到的加熱時(shí)間，結(jié)合3.3.1實(shí)驗(yàn)得到的溫度與加熱時(shí)間的關(guān)系，確定試驗(yàn)從17秒加熱時(shí)長(zhǎng)開(kāi)始做，每個(gè)加熱時(shí)間做10組數(shù)據(jù)，按最小單位1秒步進(jìn)。深色加粗的表示手工裝配成功，白色表示無(wú)法裝入。

3.3.3軸肩間隙測(cè)量

軸承內(nèi)圈安裝在焊接軸軸肩上，使用榔頭敲擊前后分別使用塞尺測(cè)量軸肩和軸承之間的間隙。得到結(jié)果如表1：

3.3.4結(jié)果分析

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定了42307E軸承內(nèi)圈最終的加熱時(shí)間為18S，此時(shí)軸承溫度為105.8℃，小于我們的計(jì)算的最大加熱溫度，也符合軸承的加熱要求。對(duì)于16s出現(xiàn)的92℃即可完成裝配的情況，是由于軸承和軸的配合過(guò)盈量比較小。

熱裝完畢后如果不敲擊軸承內(nèi)圈，會(huì)導(dǎo)致內(nèi)圈和軸肩的間隙較大且無(wú)法控制。該誤差一部分是手工放置自未安裝到位產(chǎn)生的，另外還有在冷卻過(guò)程中軸承內(nèi)圈沿寬度方向收縮導(dǎo)致的，通過(guò)一次敲擊后，間隙均控制在0.02mm以內(nèi)。

3.3.5.批量試裝驗(yàn)證

基于3.1的裝配工藝，經(jīng)過(guò)6、7、8月份的批量裝箱驗(yàn)證，約750臺(tái)份，出現(xiàn)了9個(gè)熱裝失敗的，測(cè)量軸肩間隙50臺(tái)份，均小于塞尺最小值0.02mm，一次安裝合格率為98.8%，滿足裝配節(jié)拍。

4.小結(jié)

本文以NJ型軸承42307E內(nèi)圈為例，提供了一種軸承熱裝參數(shù)的實(shí)驗(yàn)方法，重點(diǎn)敘述了熱裝工藝的實(shí)驗(yàn)和分析，為企業(yè)軸承熱裝制定了合適的加熱參數(shù)并通過(guò)了量產(chǎn)驗(yàn)證，最后介紹了控制軸肩間隙的簡(jiǎn)單高效的辦法。

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