密封圈防塵蓋裝配模具的改進

蔣信芳

（廣東省南方高級技工學校，廣東 韶關 512023）

0 引言

隨著汽車輪轂軸承的防水、防塵的要求越來越高，并且帶防塵蓋軸承比普通軸承壽命提高了很多，現在所有的汽車生產廠家需要帶防塵蓋的軸承越來越多。隨著產量的增加，以前壓密封圈防塵蓋的模具（見圖1）不能滿足生產需要，又由于定位不準，部分防塵蓋被壓壞，壓進密封槽的防塵蓋很難返工。一次客戶要求車間在一周內交1萬套帶防塵蓋的軸承。為了提高生產效率和裝配質量，要設計出一套裝密封圈防塵蓋專用模具，此模具應結構簡潔巧妙，生產不太復雜。

圖1

1 現狀

防塵蓋是個環形罩，通常由薄金屬板沖壓而成，固定在軸承的一個套圈或墊圈上，并朝另一套圈或墊圈延伸，遮住軸承內部空間，但不與另一套圈或墊圈接觸。我們是將密封圈和防塵蓋組合，用現有的壓裝模具（見圖1）壓密封圈和防塵蓋時，由于工裝的定位比較差，導致部分防塵蓋不能順利壓入外圈密封槽擋邊。這時候密封圈和防塵蓋都會被損壞。并且，防塵蓋壓入深度與模具的精度和軸承外圈擋邊的質量有關，常常會出現套蓋和松蓋現象。為了防止套蓋和松蓋的不合格品流入客戶手中，所以還要設置一道人工檢驗防塵蓋工序。對于不合格品，需要撬出不合格的防塵蓋重新返工，檢驗合格后，才能發給客戶。然而撬出來的密封圈和防塵蓋都無法再次使用。這樣不但浪費了密封圈和防塵蓋，而且還增加了工人的勞動強度。

2 原因分析

由于軸承套圈經過熱處理（淬火、回火）后，外圈的擋邊尺寸都有不同程度的脹大。又因外圈的擋邊軸向尺寸加工時,車加工是一端定位，夾外徑車外圈擋邊,而端面軟磨和淬火后磨削端面均為雙端面磨削,這樣會相對存在外圈兩端面到密封槽底深淺不一致情況。所以套圈兩端面到壓防塵蓋時由于間隙過大，超過壓蓋胎漲量極限，造成防塵蓋不能鎖死，形成松蓋以致達不到裝配質量，從而影響軸承的整體使用壽命。為了解決此類問題，避免套蓋、松蓋，壓裝不合格造成不必要的浪費，特對現有的工裝進行改進。

3 解決方法

3.1 對所裝防塵蓋軸承外圈擋邊尺寸進行分析

由于軸承外圈經過熱處理（淬火、回火）后出現兩端脹縮不一引起變形，而變形量沒有規律。有的外圈擋邊尺寸增大，有的變化不大。并且套圈兩端的變形量也不同，形成淬火錐度。我們研究軸承外圈擋邊熱處理后變形情況，抽查不同型號的套圈各500件進行分析，發現外圈擋邊厚度和擋邊直徑不同，熱處理后，擋邊直徑變形量也有所不同,并且平均錐度也不同。所以設計壓防塵蓋模具時應考慮這些綜合因素。

3.2 設計模具方案

3.2.1 軸承的定位

經分析現有的壓裝模具產生不合格品的原因在于，密封圈和防塵蓋組合體沒有定位，壓裝時，組合體容易斜，導致組合體壓入大部分，少部分受擠壓變形，翹出軸承端面。為了順利把密封圈和防塵蓋組合體壓入軸承里，首先應考慮半成品軸承的定位。裝防塵蓋時，由于軸承內圈內徑尺寸已為成品尺寸，所以用內圈定位方式能滿足軸承定位需求。因而只要保證模具的中心線與軸承套圈端面垂直，減少垂直度誤差和基準位移誤差等問題，故而工作的六個自由度不需完全限制，只限制工件沿x軸、y軸方向的移動和轉動以及z方向上的移動。根據此理念，設計軸承定位模。

3.2.2 密封圈和防塵蓋組合體的定位

軸承有了定位裝置，那密封圈和防塵蓋的組合體還需要定位裝置，這是為了使密封圈和防塵蓋組合體能順利進入軸承外圈擋邊，應先將防塵蓋組合體放在一個定位模具上，限制防塵蓋組合體的移動。也只是限制工件沿x軸、y軸方向的移動和轉動以及z方向上的移動。根據此理念，設計密封圈和防塵蓋組合體的定位模（以下簡稱防塵蓋定位模）。

3.2.3 防塵蓋限位模的確定

根據圖紙要求，防塵蓋壓入軸承后，防塵蓋的端面應與軸承外圈端面距離差為0.2～0.25mm，這時壓入防塵蓋的關鍵。壓得太深，防塵蓋與保持架上端面發生干涉，形成套蓋，影響軸承的使用性能。壓得太淺，防塵蓋端面超出軸承外圈端面，軸承裝入軸承座后，防塵蓋與軸承座發生干涉。并且不能不滿足軸承圖紙的要求，也可能導致松蓋。根據此理念，設計防塵蓋限位模。就是壓裝防塵蓋時，軸承和防塵蓋在壓力機的作用下，密封圈和防塵蓋組合體進入軸承密封槽。當軸承外圈端面與防塵蓋限位模接觸時，說明防塵蓋以到達理想的外置。所以此模具主要是限制壓裝密封圈和防塵蓋組合體時，防塵蓋要壓到規定的位置，從而滿足工藝要求。

3.2.4 緩沖裝置

由于壓蓋過程中存在以下問題：（1）軸承均在同一平面內,壓力機調整到固定位置,閉合高度不變。（2）由于外圈擋邊尺寸熱處理淬火后兩面漲縮量不一致,先冷卻的一面尺寸小,后冷卻的一面尺寸大,使兩面擋邊大小不統一。又因擋邊軸向尺寸加工,車加工是一端定位,夾外徑車外圈擋邊,而端面軟磨和淬火后端面磨削均為雙端面磨削,這樣會相對存在外圈兩端面到密封槽底深淺不一致情況。防塵蓋和軸承被壓力機壓到防塵蓋限位模位置時，無法再往下壓，這時，壓力機抬起。要使軸承脫離密封圈和防塵蓋的定位模，我們還要給軸承定位模增添緩沖裝置彈簧。彈簧將軸承定位模頂起，軸承脫離密封圈和防塵蓋的定位模。

3.2.5 壓蓋模底座

要把軸承定位模、防塵蓋定位模、防塵蓋限位模、緩沖裝置固定組合在一起，需要壓蓋模底座和螺釘。壓蓋底座主要起固定作用。

3.3 模具材料

軸承定位模，防塵蓋定位模，防塵蓋限位模和壓蓋模底座的材料都用GCr15。

3.4 工作原理軸承壓蓋模的設計要點和工作原理

把軸承定位模、防塵蓋定位模、防塵蓋限位模、彈簧、壓蓋模底座用螺釘組裝成組合模具（見圖2）。

圖2

（1）該壓蓋模主要組成：由1軸承定位模、2防塵蓋定位模、3防塵蓋限位模、4壓蓋模底座、緩沖裝置等五部分組成，各部分之間通過螺釘連接。

（2）設計要點：防塵蓋定位模2的上端面比防塵蓋的內徑略大，比防塵蓋的外徑略小，以保證防塵蓋可以順利壓入軸承而不損傷軸承和模具。根據防塵蓋壓入軸承的深度要求，按照軸承成品圖紙的要求為0.2mm，組合模具加工時通過磨3防塵蓋限位模的上端面，使之比2防塵蓋定位模的上端面低0.2～0.25mm，可通過試壓防塵蓋確定是否符合要求。合格后用螺釘將防塵蓋定位模2和防塵蓋限位模3鎖死。

（3）工作原理：將防塵蓋放在2防塵蓋定位模上，通過1軸承定位模定心，再將軸承套在軸承定位模1上的軸承定心軸上，壓力機壓軸承，使軸承和1軸承定位模受力向下移動，當軸承外圈端面壓到防塵蓋限位模3的端面時，防塵蓋壓到位，壓力機抬起，1軸承定位模在緩沖裝置彈簧的作用下，向上移動，將壓好防塵蓋的軸承頂起，這時取下軸承，完成一個防塵蓋的壓裝。

4 效果分析

4.1 質量方面

表1

4.2 工作效率

4.2.1 壓防塵蓋速度

用原模具一名熟練工人壓防塵蓋2件/分，而只有70%左右合格，套蓋和松蓋一定靠人工轉動防塵蓋，檢驗出不合格品。不合格的30%還要靠工人手工撬出，改進模具后壓防塵蓋5件/分，平均效率提高了150%，試壓確定后，沒有不合格的成品，這樣也省去手工檢驗防塵蓋的工序。

4.2.2 勞動強度

原模具壓防塵蓋后，由于合格率低，需要手工撬出，長期重復此動作，勞動強度很大，會使人腰酸肩痛。并且用手工檢驗松蓋、套蓋現象，也是很多的勞動強度。改進后，需3個步驟：將密封圈和防塵蓋的組合體放入防塵蓋定位?！賹⑤S承放在軸承定位模上→開動壓力機將軸承壓下，產品合格。工人可以在輕松的操作下，提高效率。

4.3 經濟效益

以10000套軸承計算，用原模具，不合格率30%，造成約4000套密封圈和防塵蓋不合格，直接經濟損失約10000元，導致軸承成本增大。模具改進后沒有返工，并省了一道檢驗工序，節約人工費，水電費約5000元。本廠每月接壓防塵蓋軸承20000套左右的合同單，全年共20多萬，直接經濟節約30多萬元，降低了軸承的成本。

5 后期改進

隨著要求裝防塵蓋軸承越來越多，我們利用將新兩套模具，再加上夾料機構和自動翻轉裝置，把它們裝在裝配自動生產線上，工人只需要把密封圈和防塵蓋的組合體放在防塵蓋定位模上即可。這樣進一步減少了勞動強度，更提高了生產效率。

6 結束語

在自動化的現代工業化生產中，只有不斷改進產品質量，提高生產效率，降低勞動強度，降低人力資源，才能在競爭中取得優勢地位。后來我們將此防塵蓋壓模裝在裝配生產線上，更提高了生產效率，降低了工人勞動強度，還節約人力，創造了經濟效益，對提高裝配效率由重大意義。

［1］夏新濤.滾動軸承制造工藝學[M].機械工業出版社.

［2］李慶壽.機床夾具設計[M].機械工業出版社.

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