汽車變速器前后軸承壓裝結構設計

李鵬　顧信福

【摘 要】隨著社會的發展，擁有高效率和高質量的自動化裝配線才能適應現代化進程的要求。針對汽車變速箱公司原有變速箱裝配線中，手工裝配變速箱中殼軸承外圈勞動強度大、效率低等問題，作者通過深入的研究和分析，以及對現有裝配線現場調研，實現了八擋、九擋變速箱中軸承外圈的自動裝配，研制出了能同時完成了八擋或九擋變速箱中殼中兩軸承外圈同時裝配 的立式軸承壓裝機，使得在同一裝配線使用 同一設備可完成八擋和九擋使軸變速箱的裝配工作。

【關鍵詞】汽車變速箱 軸承 裝配

1 變速器軸承壓裝系統結構及原理

1.1 壓裝系統組成

壓裝系統主要由機械系統和液壓系統組成。機械系統包括線體“升降小車”彎板“頂板夾緊裝置“頂升油缸和壓裝油缸等，液壓系統主要由推進油缸回路、頂升油缸回路組成。

1.2 壓裝系統工作原理

軸承壓裝工作原理如下：通過軌道小車將變速器箱體送至壓裝機工作位置$頂升油缸舉升，利用定位裝置使軸承承孔軸線和壓裝油缸軸線平行并夾緊，操作人員將齒輪軸或合件放入箱體內相應位置，啟動推進油缸，頂尖伸出將齒輪軸頂起定位，準備壓裝；壓裝油缸將軸承壓入齒輪軸及承孔；壓裝結束，壓裝油缸活塞退回；軸承壓裝過程結束。

1.3 技術術要求

該壓裝機必須要滿足的技術要求為：

（l）壓裝機能同時滿足 同檔箱中殼的中間軸、二軸錐軸承外圈的壓裝。

（2） 壓裝機能適應不同檔箱體中殼的中間軸、二軸錐軸承外圈的壓裝。

（3） 壓裝過程滿足基本動作且不產生偏差現象，穩定可靠，能將壓力消耗在壓機內部，

地面不承受壓力。

（4）配備相應的上下料結構，保證起吊設備不與壓裝設備產生干涉。

（5）在進行品種切換時，保證該壓機的調整時間符合節拍要求。

（6）設備在使用時具有足夠的剛性、行程可調、環保、維修簡單等。

通過分析發現，要實現該裝配線中中殼軸承外圈裝配的自動化工 是一個非常棘手的問題，其中實現中間軸、二軸軸承外圈同時壓裝，同時滿足兩品種不同的中心距和壓差，適應產品的柔性化裝配線，這些都成了制約自動化裝配的關鍵問題，基于這些問題，目前國內也沒有出現能滿足需求的設備出現。

2 軸承裝配說明

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；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個軸承中心在一條直線上成“凸”字形，組合軸承 高出，軸承 "（2個）低，且在一個平面上。手工裝配是先裝兩側兩個軸承（起定位作用），再裝中間組合軸承。壓裝可以采用先壓兩側兩個軸承再壓中間組合軸承或是3 個軸承同時壓裝的方式。

3 變速器關鍵軸承壓裝分析

3.1 變速器裝配的關鍵過程

速器生產線由三十多個生產工序組成，對其實施 SPC，首先要識別關鍵生產工序及關鍵控制變量。變速器裝配過程中的關鍵軸承壓裝，關鍵螺栓擰緊及墊片厚度選擇等都是關鍵過程。

軸承是變速器的重要零件，為了實現齒輪配合嚴格定位及旋轉要求，高速滾動軸承與軸及軸承座孔需采用過盈配合。當軸承過盈量過小，軸承會發生蠕變以致失效，當軸承過盈量過大，采用液力壓裝機冷壓裝時會劃傷工件。要提高變速器裝配生產線的裝配質量，必需對關鍵軸承的裝配嚴格把關，對其裝配情況進行在線監控。可以確定，變速器軸承裝配過程，是變速器裝配生產線上最重要的工序之一。關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。

實施 SPC 控制圖時，軸承壓裝力，螺栓擰緊力和墊片厚度可作為控制變量。在監控計算機中，這些數據都可通過設備層現場總線從設備控制器中采集，各個設備控制一般由 PLC 實現，PLC通過壓力傳感器或位移傳感器來獲取相應變量值。統計過程控制要求控制變量服從正態分布，這是對變量應用控制圖的基礎。所以必須對控制變量進行分析，建立其數學模型，分析其變化規律。這對下一步控制圖的實施具有重要意義。

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合法。冷壓法常見的有手錘配合套筒敲擊法、螺旋加壓法、液力壓裝機以及伺服壓裝機。變速器裝配線上重要軸承的壓裝，壓裝力比較大，裝配要求比較高，都使用專門設計的液力壓裝機，以保證軸承壓裝質量。液力壓裝機可以采集位移壓力數據，并顯示一次壓裝過程中的位移壓力曲線和時間壓力曲線。

由材料力學理論和彈性力學理論通過簡化模型分析可計算出軸承壓裝力和過盈量的關系。對于軸頸與軸承內圈過盈配合產生的軸向摩擦力，可套用材料力學厚壁圓筒的處理方法。

3.3 軸承壓裝曲線

在實際壓裝過程中，將軸承壓到與軸頸貼合時要保持數秒，此時的保持壓力也就是貼合壓力，貼合壓力遠大于最大壓裝力，這由工藝設計決定。到達最大壓裝力后瞬間即達到貼合壓力。

液力壓裝機 PLC 一般采集貼合壓力時間點前，與貼合壓力時間點有一小段固定時間間隔的時間點的壓力，作為軸承壓裝的最大壓裝力。監控計算機可采集 PLC 中此壓力值，進行統計分析。以監控生產線上的軸承壓裝情況。

4 壓裝夾具的設計

壓裝采用下定位的方式，要求壓機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，壓機自動初定位裝配小車，舉升裝置油缸抬升，定位頂桿通過壓裝夾具的兩個下定位孔二次定位壓裝夾具，壓裝夾具上的3個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個上壓頭有一定的同軸度，3個上壓頭內孔留有較大間隙以保證壓裝時與軸不發生干涉。壓裝時，壓裝夾具被抬起，與裝配小車脫離，下工裝板承受壓力，小車不受壓力。

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