變速器殼體壓裝機設計方法

于成國

摘 要： 隨著汽車行業的發展，對汽車關鍵部件穩定、快速、保證質量的裝配十分重要。為了解決以往變速器裝配流水線上軸承、油封或銷套外圈手工裝配效率低、勞動強度大等問題，在分析相關技術要求和參數及現場條件的基礎上，設計出變速器殼體零件壓裝機，給出了變速器殼體零件壓裝機總體方案設計方法及注意事項。

關鍵詞：變速器；壓裝機；殼體

隨著汽車行業的發展，變速器殼體零件裝配效率、裝配質量、作業人員水平成為制約行業發展的重要因素，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。針對汽車變速器原有裝配線中，手工裝配勞動強度大、效率低等問題， 本文結合實際需求給出了變速器殼體壓裝機的設計方法及注意事項，市場應用前景廣闊。

設備的功能

變速器殼體壓裝機的基本功能是將軸承、油封或銷套壓裝到變速器前殼體和后殼體中。變速器線殼體壓裝機的壓裝內容主要分為三大類：油封壓裝（差速器油封和輸入軸油封）、軸承壓裝（輸入軸前軸承和輸出軸前軸承）和套類壓裝（定位銷套和叉軸自潤滑套）。有的手動變速器線殼體壓裝機要求有壓力和位移監控，裝配元件采用人工上料方式，屬于半自動壓裝類設備，采用龍門式結構。半自動變速器殼體壓裝機如圖1所示。

設備的設計

通常殼體壓裝都是通過幾臺設備完成，壓裝內容需要靈活調整，盡量使設備結構對稱，工作內容均衡。

設備的主要部件包括：基礎定位部分——床身和抬起定位裝置；功能部分——插銷裝置、支撐裝置和壓裝裝置；輔助部分——潤滑裝置、防護、氣動設備及電氣設備。

（1）基礎定位部分 包含床身和抬起定位裝置。

1）床身是其他所有部件的安裝基礎，床身的主體是由上蓋、底座和四個立柱組成，由鋼板、型材等焊接而成。由于是壓裝類機床設備，需要保證精度與剛性，要慎重考慮機床基礎的剛性。

2）抬起定位裝置由氣缸和四個導向組成，其功能是將工件抬起。

（2）功能部分。

1）插銷裝置。由于托盤的精度不能滿足壓裝的要求，而多數的前殼和后殼在同一托盤上，所以設備配備有插銷裝置。托盤到位后，插銷裝置先插銷將工件定位。插銷裝置由氣缸、導向部分及銷組成。插銷裝置作為一個獨立部件，當銷位置變化時，只需更改定位板上插銷裝置的安裝位置即可。

2）支撐裝置。變速器殼體是薄壁件，所以壓裝時工件不能受力，支撐裝置的主要作用是在壓裝位置支撐工件，承受壓裝時的壓裝力。支撐裝置主要由升降氣缸、楔緊部分和楔緊氣缸組成。考慮到支撐部位的深度，升降氣缸采用無桿氣缸，這樣可以節省空間（節省了活塞桿的空間）。楔緊部分采用8°自鎖角以及斜面對斜面的結構（針對退回困難考慮），支撐裝置如圖2所示。氣缸活前端連接桿與楔緊塊之間留有空間，有利于氣缸將楔緊塊拉回，楔緊塊到位檢測應通過檢測楔鐵的位置來判斷，不能通過楔緊氣缸的磁性開關判斷，這樣容易造成誤判。

由于變速器殼體面積少，壓裝內容多，所以有的地方同時安裝兩套支撐裝置比較困難，需要特殊的支撐裝置，兩個支撐點通過一個升降氣缸完成，如圖3所示。

3）壓裝裝置。壓裝裝置是設備完成功能的主要部件，由壓裝油缸、導向部分和壓頭組成。各組壓裝裝置均配有位移和壓力傳感器，壓頭部分有工件有無檢測裝置（通過真空度檢測），工件漏裝時機床不起動，如圖4所示。

壓裝力的計算

裝配所需軸向壓力是根據相配零件的材料、壁厚、形狀、表面粗糙度和配合公差大小而定。壓力機產生的壓力應為計算所得的1.5～2倍。拆卸力要比壓合力大10%～15%。

壓合力的計算公式

P=πfdlp? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

式中P——壓入時的最大軸向壓力（N）；

f——壓入時的表面摩擦系數，通常取0.2左右，

或按表1選取；

d——配合表面的公稱直徑（mm）；

l——配合表面的長度（mm）；

p——過盈配合時，接觸表面的壓應力

（kg/mm2）。

過盈配合時，接觸表面的壓應力p

（2）

其中? ? ? ? ? ? ? ? ?δ＝δT -1.2（RZ1+RZ2）? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （3）

（4）

（5）

δ——配合表面的計算過盈量（μm）；

δT——配合表面的實際過盈量，由選定的配合來決

定（μm）；

RZ1——被包容件（軸）表面的平面度平均高度

（μm），可按表2選??；

RZ2——包容件（套）表面的平面度平均高度（μm），

可按表2選取；

D——包容件（套）的外圓直徑（mm）；

d0——被包容件（套）的內孔直徑（mm）；

E1——被包容件（軸）的彈性模數，按表3選取

（kg/mm2）；

E2——包容件（套）的彈性模數，按表3選取

（kg/mm2）；

μ1——被包容件（軸）的柏松系數，按表3選??；

μ2——包容件（套）的柏松系數，按表3選取。

結語

本文基于現場的實際需求，大量的現場驗證總結給出的上述設計思路及方法，實現了自動化作業，提高了自動化程度、裝配效率和裝配質量，降低了勞動力成本，經濟效益和社會效益顯著，市場前景廣闊。同時為后續相關類似設備提供設計依據及參考。

參考文獻：

[1] 劉培云，梁寶英，武熙，等.汽車變速器前殼體襯套自動壓裝機設計分析[J].機械設計與研究，2020（5）：189-192，197.

[2] 鄭大維.變速器裝配壓裝工藝研究[D].安徽：合肥工業大學，2010.

[3] 陳甦欣，李世樂，劉健，等. DCT差速器軸承外圈的壓裝分析[J].組合機床與自動化加工技術，2013（12）：115-118.