電子伺服壓機(jī)在變速器軸承裝配中的運(yùn)用

張曉紅

（中國(guó)重汽集團(tuán)大同齒輪有限公司，山西 大同037000）

引言

電子伺服壓機(jī)具有壓裝質(zhì)量可靠，裝配精度高，過程數(shù)據(jù)可保存、可追溯，清潔節(jié)能，操作安全等多方面優(yōu)勢(shì)。為適應(yīng)汽車行業(yè)高質(zhì)量的發(fā)展要求，在變速器軸承裝配方面采用了電子伺服壓機(jī)取代傳統(tǒng)的液壓、氣壓壓機(jī)壓裝。

1 電子伺服壓機(jī)使用工況說明及選型

1.1 工況說明

變速器輸出軸后軸承為球軸承，工藝要求將變速器輸出軸后軸承以豎直狀態(tài)同時(shí)壓入殼體軸承孔和輸出軸上，軸承外圈與變速器殼體孔為過渡配合，軸承內(nèi)孔與變速器輸出軸為過盈配合，為提高軸承裝配質(zhì)量，欲采用電子伺服壓機(jī)實(shí)現(xiàn)該工藝過程。

1.2 軸承理論壓裝力的計(jì)算及壓機(jī)的選型

軸承理論壓裝力F的計(jì)算公式為：F=PfmaxπdfLfμ。其中，-γ。

式中：F為壓裝力，N；Pfmax為結(jié)合面承受的最大單位壓力，N/mm2；df為結(jié)合直徑，mm；Lf為結(jié)合長(zhǎng)度，mm；μ為結(jié)合面摩擦系數(shù)；δmax為最大過盈量，mm；Ca、Ci均為系數(shù)；Ea為包容件材料彈性模量；Ei為被包容件材料彈性模量；da為包容件外徑，mm；di為被包容件內(nèi)徑，mm；γ為泊松比。

表1中參數(shù)根據(jù)被壓裝軸承和殼體圖紙得出，將各參數(shù)代入以上公式，計(jì)算得軸承理論壓裝力為17 168 N，根據(jù)壓裝機(jī)選型經(jīng)驗(yàn)，一般按照計(jì)算理論壓裝力的3～3.5倍選擇壓裝機(jī)，故選擇了6 t的電子伺服壓機(jī)2152BNCFH用于變速器輸出軸后軸承的壓裝。

表1 軸承理論壓裝力計(jì)算參數(shù)表

2 電子伺服壓機(jī)壓裝軸承的機(jī)械結(jié)構(gòu)

為了實(shí)現(xiàn)電子伺服壓機(jī)的自動(dòng)壓裝和提高單臺(tái)電子伺服壓機(jī)的利用率，在壓裝軸承時(shí)采用下頁(yè)圖1所示機(jī)械結(jié)構(gòu)。電子伺服壓機(jī)將力施加于端蓋1上表面，壓頭5作用于被壓裝軸承上端面，在軸承受力過程中，彈簧7處于壓縮狀態(tài)，提前設(shè)置電子伺服壓機(jī)壓力或位移，當(dāng)壓力或位移到達(dá)設(shè)定值時(shí)，電子伺服壓機(jī)壓頭自動(dòng)返回原始位置，同時(shí)，壓頭5在彈簧力的作用下復(fù)位，完成一次軸承壓裝。

圖1所示機(jī)械結(jié)構(gòu)由端蓋1、心軸2、軸承座3、圓柱銷4、壓頭5、螺栓6、彈簧7、卡簧8、線軸承9組成；承座3上有螺紋孔，通過螺栓固定在設(shè)備的一個(gè)平板上，承座3與平板相對(duì)靜止；另外，軸承座3內(nèi)孔中設(shè)有卡簧槽；線軸承9安裝在軸承座3內(nèi)孔中，卡簧8安裝在軸承座3內(nèi)孔卡簧槽中；心軸2穿過線軸承9、軸承座3，彈簧7；心軸2一端端面設(shè)有螺紋孔，另一端為設(shè)有L形槽結(jié)構(gòu)；端蓋1用螺栓6固定在心軸2一端；壓頭5與心軸2通過圓柱銷4連接，壓頭5可根據(jù)壓裝軸承的不同進(jìn)行更換。

3 壓裝質(zhì)量的評(píng)估

電子伺服壓機(jī)在壓裝軸承時(shí)可自動(dòng)生成壓力位移曲線，通過給曲線設(shè)置合適的評(píng)估窗口，以達(dá)到對(duì)壓裝質(zhì)量的評(píng)估和控制。

圖1 電子伺服壓機(jī)壓裝軸承的機(jī)械結(jié)構(gòu)

3.1 質(zhì)量評(píng)估設(shè)置過程

第一，需要在壓裝過程中捕捉一定數(shù)量的壓力位移曲線；第二，根據(jù)實(shí)際工況和電子伺服壓機(jī)本身提供的評(píng)估窗口類型，選擇合適的評(píng)估窗口；第三，配置壓力位移曲線穿入和穿出評(píng)估窗口的方向；第四，確定壓力位移曲線和評(píng)估窗口的參考點(diǎn)；第五，對(duì)上述步驟設(shè)置內(nèi)容進(jìn)行驗(yàn)證、調(diào)整。

3.2 軸承壓裝過程中壓力位移曲線的參考點(diǎn)及評(píng)估窗口選擇

電子伺服壓機(jī)設(shè)備本身對(duì)壓力位移曲線的參考點(diǎn)有三種不同的類型：“絕對(duì)值”、“Y觸發(fā)”和“最終位置”。首先，先將曲線參考點(diǎn)設(shè)置為“絕對(duì)值”，可能是由于采用了圖1所示的機(jī)械結(jié)構(gòu)和被壓裝工件的位置差異，使得捕捉的一簇曲線較離散。這樣，使得一些壓裝合格的工件被評(píng)估為不合格。把曲線參考點(diǎn)由“絕對(duì)值”改為“Y觸發(fā)”，并設(shè)置了一個(gè)Y=10 N的閥值后，被評(píng)估曲線的再現(xiàn)性較好，使得評(píng)估結(jié)果更加精確。

電子伺服壓機(jī)設(shè)備本身提供了不同類型的壓裝質(zhì)量評(píng)估窗口，其中常用的有：測(cè)量曲線不得穿過包絡(luò)線上線和下線Type ENVELOPE、不可穿過該線Type ON-PASS、必須穿過該線Type LINE-Y（X）、按照規(guī)定的位置進(jìn)入和退出Type UNIT-BOX、評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)為特殊的框中進(jìn)點(diǎn)和退點(diǎn)之間的時(shí)間Type TIME、評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)為特殊的框中進(jìn)點(diǎn)和退點(diǎn)之間的速度Type SPEED等。根據(jù)實(shí)際工況，通過一些測(cè)量方法，挑選了5套過盈量和粗糙度較大的零件以及5套過盈量和粗糙度較小的零件進(jìn)行壓裝，捕捉了壓裝過程的曲線，對(duì)曲線設(shè)置了Type ENVELOPE評(píng)估窗口。另外，又設(shè)置了一個(gè)Type UNIT-BOX質(zhì)量評(píng)估窗口，并將窗口設(shè)置在壓力位移曲線拐點(diǎn)處，規(guī)定了曲線的進(jìn)入方向?yàn)榇翱谧筮?，曲線的穿出方向?yàn)榇翱谏线叀Ｗ詈?，使用設(shè)置好的電子伺服壓機(jī)進(jìn)行了多次壓裝試驗(yàn)，所得的壓力位移曲線均在設(shè)置的預(yù)期范圍內(nèi)，驗(yàn)證了評(píng)估窗口ENVELOPE、Type UNIT-BOX。

4 結(jié)論

電子伺服壓機(jī)在軸承壓裝方面的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、即時(shí)控制裝配全過程的目的。即時(shí)采集數(shù)據(jù)并顯示壓力位移曲線圖、全自動(dòng)分辨壓裝結(jié)果的0K/NG。與傳統(tǒng)液壓機(jī)相比，無(wú)油污，工作環(huán)境清潔，維護(hù)起來(lái)也相對(duì)方便。與傳統(tǒng)氣動(dòng)壓機(jī)相比，工作噪音小，壓裝過程穩(wěn)定。另外，電子伺服壓機(jī)可滿足多種工藝需求，可自行定制、存儲(chǔ)、調(diào)用多套壓裝程序。壓裝作業(yè)數(shù)據(jù)結(jié)果能夠按照時(shí)間順序被儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)里，定期對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)相關(guān)零部件的質(zhì)量可起到一個(gè)反向控制作用。