變速器軸承壓裝機(jī)的設(shè)計(jì)

高 敏，張冬花

(1.東北電力大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，吉林 吉林 132012；2.一汽轎車股份公司長(zhǎng)春齒輪廠，吉林 長(zhǎng)春 130032)

零件裝配在制造過(guò)程中占有非常重要的地位，其過(guò)程并不是將合格零件簡(jiǎn)單地組合起來(lái)，機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量最終是由裝配工作來(lái)保證的.如軸承是變速器的重要零件，為了使套圈嚴(yán)格定位，軸承與軸采用過(guò)盈配合，而過(guò)盈安裝及施加的預(yù)緊力，不僅對(duì)軸承的定位、旋轉(zhuǎn)精度及軸承的游隙有影響[1]，而且對(duì)滾動(dòng)軸承的接觸角、軸承剛度、軸承內(nèi)的載荷分布以及摩擦等也有影響，所以軸承壓裝過(guò)程直接影響變速器的使用壽命.傳統(tǒng)的變速器軸承手工砸壓裝配方式已不能適應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)批量生產(chǎn)要求，壓裝力不足時(shí)，零件壓裝不到位，需退卸后重壓，壓裝效率大大降低，從而降低了生產(chǎn)效率，甚至?xí)馆S頸及軸承受損；反之，壓裝力過(guò)大會(huì)造成生產(chǎn)資源的浪費(fèi)、增加生產(chǎn)成本[2]，因此準(zhǔn)確的計(jì)算壓裝時(shí)所需的力是非常必要的.

1 軸承壓裝機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程

設(shè)計(jì)時(shí)，首先對(duì)所需壓裝力進(jìn)行計(jì)算并選定液壓站.軸承在用壓入法進(jìn)行裝配時(shí)，要求軸承在裝配前必須是清潔的，裝配時(shí)用專門工具或在過(guò)盈配合環(huán)上墊上棒或套，不得通過(guò)滾動(dòng)體和保持架傳遞壓力或打擊力；軸承內(nèi)圈端面一般應(yīng)靠緊軸肩，其最大間隙對(duì)圓錐滾子軸承和向心推力軸承應(yīng)不大于0.05 mm，其它軸承應(yīng)不大于0.1 mm[3]；軸承外圈裝配后，其定位端的軸承蓋與墊圈或外圈的接觸應(yīng)均勻.裝配可拆卸的軸承時(shí)，必須按內(nèi)外圈和對(duì)位標(biāo)記安裝，不得裝反或與別的軸承內(nèi)外圈混裝；可調(diào)頭裝配的軸承，在裝配時(shí)應(yīng)將有編號(hào)的的一端向外，以便識(shí)別；軸承裝好后，用手轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)靈活、平穩(wěn).

1.1 壓裝力的計(jì)算

中間軸上采用壓力裝配法裝配軸承NJ307EV/C3時(shí)，相應(yīng)的工藝參數(shù)為內(nèi)徑35 mm、外徑80 mm，裝軸承處軸徑公差為K6級(jí)過(guò)盈配合，最大過(guò)盈量0.03 mm，壓裝時(shí)不得損傷零件、壓入過(guò)程應(yīng)平穩(wěn)、被壓入件應(yīng)準(zhǔn)確到位.壓入前應(yīng)根據(jù)零件的材料和配合尺寸，計(jì)算所需的壓入力[4].壓裝機(jī)的壓力一般為所需壓入力的3倍～3.5倍.

所需壓裝力為

F=PfmaxπdfLfμ，

(1)

公式中：F為壓裝力；Pfmax為結(jié)合表面承受的最大單位壓力(N/mm2)；df為配合面的公稱直徑；Lf為結(jié)合長(zhǎng)度22 mm；μ為結(jié)合表面摩擦系數(shù)取0.1.

最大壓力Pfmax的計(jì)算公式為

(2)

由公式(1)、公式(2)得：Pfmax=0.072 9 KN/mm2，F(xiàn)=17 625N.

1.2 油缸的選用

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)油缸產(chǎn)生的力是所需力的3倍～3.5倍，油缸產(chǎn)生的力大約是52 875 N～61 600 N，本設(shè)計(jì)取F為油缸產(chǎn)生的力55 000 N ；P為油缸的工作壓力取7 MPa(根據(jù)油缸樣本)，活塞的面積S的計(jì)算為

(3)

油缸直徑D計(jì)算為

(4)

D=100.019 2 mm，取油缸直徑為100mm.

2 中間軸軸承壓裝機(jī)的設(shè)計(jì)

2.1 中間軸軸承壓裝方案

壓裝軸承所需的力確定后，根據(jù)壓裝中間軸的操作規(guī)程，本設(shè)計(jì)的動(dòng)力部分和電氣部分以液壓站做為動(dòng)力源[5]，中間軸軸承壓裝機(jī)為立式的.根據(jù)該序的裝配工藝選擇了缸徑為100 mm、行程為125 mm前法蘭式聯(lián)接的油缸，根據(jù)操作規(guī)程首先把殼體擺正，再把中間軸總成放入殼體，中間軸二端的軸承要求同時(shí)壓入中間軸及殼體中，為了準(zhǔn)確壓裝軸承，壓裝機(jī)設(shè)計(jì)了上、下兩個(gè)頂尖同時(shí)固定中間軸，并且為了使殼體順利到達(dá)工位，下頂尖必須低于運(yùn)送殼體滾道的上表面，所以壓裝機(jī)下頂尖既要實(shí)現(xiàn)和定位銷上升將中間軸和殼體定位，又要完成將兩個(gè)軸承壓裝在中間軸及殼體孔上.

2.2 中間軸軸承壓裝機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

中間軸軸承壓裝機(jī)的結(jié)構(gòu)[6]，如圖1所示.

(1)用兩個(gè)液壓缸分別控制上、下頂尖的動(dòng)作；

(2)采用上、下頂尖將中間軸定位并動(dòng)作兩次，完成壓裝工作；

(3)用一個(gè)擋軸擋在殼體側(cè)面凸臺(tái)，兩個(gè)擋銷擋在殼體結(jié)合面上，對(duì)殼體進(jìn)行粗定位；

(4)定位銷上升進(jìn)入二軸軸承孔中和擋在結(jié)合面上的兩個(gè)擋銷一起對(duì)殼體進(jìn)行精定位.為防止定位銷旋轉(zhuǎn)，在下導(dǎo)向套安裝了定位鍵；

(5)上端的軸承采用O型密封圈將軸承固定在上定心套上；

(6)在合適的位置安裝接近開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)壓裝機(jī)下頂尖的二個(gè)動(dòng)作[7，8]；

(7)因?yàn)閴貉b機(jī)下部要安裝可以上下移動(dòng)的下頂尖和定位銷，無(wú)法安裝滾子輸送殼體，采用軸承代替滾子.

2.3 壓裝中間軸軸承的壓裝過(guò)程

壓裝機(jī)兩端有滑道，左側(cè)滑道接到安裝惰輪的平臺(tái)，右側(cè)滑道接到安裝二軸軸承的工位旁.首先(見(jiàn)圖1)將軸承裝入上下頂尖的定心套上，然后將安裝完惰輪的殼體放在左側(cè)的滑道上沿滑道移到要壓裝的位置，然后將中間軸下端放在殼體中間軸軸承孔上，將擋在側(cè)面凸臺(tái)的擋軸推入擋在殼體的側(cè)面，將殼體結(jié)合面靠緊前面的兩個(gè)擋銷，殼體粗定位完成，將側(cè)面擋軸撤回.雙手同時(shí)起動(dòng)開(kāi)關(guān)、上下頂尖同時(shí)運(yùn)行20 mm，下頂尖進(jìn)入中間軸頂尖孔中[9]，將中間軸扶正定位，上頂尖距離中間軸上端面7 mm左右，定位銷上升進(jìn)入二軸軸承孔中，讓殼體接合面靠緊兩個(gè)擋銷，此時(shí)安裝在旁邊的接近開(kāi)關(guān)發(fā)出信號(hào)，液壓缸停止工作[10]，操作者觀察中間軸是否扶正和殼體定位是否準(zhǔn)確，確認(rèn)扶正后再次按動(dòng)開(kāi)關(guān)，液壓缸再次工作，上下壓頭分別將上、下兩軸承壓入中間軸及殼體中，延時(shí)開(kāi)關(guān)動(dòng)作，壓頭停留后退回，中間軸軸承壓裝工作完成.

3 結(jié) 論

通過(guò)用壓裝機(jī)壓裝中間軸軸承，可以避免安裝過(guò)程中出現(xiàn)損壞軸承及殼體的現(xiàn)象，使整個(gè)壓入過(guò)程平穩(wěn)、零件準(zhǔn)確到位、確保產(chǎn)品滿足安裝要求.壓裝機(jī)的使用降低了生產(chǎn)成本、縮短了壓裝時(shí)間、降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，使生產(chǎn)效益得到提高.