密封圈防尘盖装配模具的改进

2015-01-14蒋信芳

科技视界 2015年11期

蒋信芳

（广东省南方高级技工学校，广东韶关 512023）

0 引言

随着汽车轮毂轴承的防水、防尘的要求越来越高，并且带防尘盖轴承比普通轴承寿命提高了很多，现在所有的汽车生产厂家需要带防尘盖的轴承越来越多。随着产量的增加，以前压密封圈防尘盖的模具（见图1）不能满足生产需要，又由于定位不准，部分防尘盖被压坏，压进密封槽的防尘盖很难返工。一次客户要求车间在一周内交1万套带防尘盖的轴承。为了提高生产效率和装配质量，要设计出一套装密封圈防尘盖专用模具，此模具应结构简洁巧妙，生产不太复杂。

图1

1 现状

防尘盖是个环形罩，通常由薄金属板冲压而成，固定在轴承的一个套圈或垫圈上，并朝另一套圈或垫圈延伸，遮住轴承内部空间，但不与另一套圈或垫圈接触。我们是将密封圈和防尘盖组合，用现有的压装模具（见图1）压密封圈和防尘盖时，由于工装的定位比较差，导致部分防尘盖不能顺利压入外圈密封槽挡边。这时候密封圈和防尘盖都会被损坏。并且，防尘盖压入深度与模具的精度和轴承外圈挡边的质量有关，常常会出现套盖和松盖现象。为了防止套盖和松盖的不合格品流入客户手中，所以还要设置一道人工检验防尘盖工序。对于不合格品，需要撬出不合格的防尘盖重新返工，检验合格后，才能发给客户。然而撬出来的密封圈和防尘盖都无法再次使用。这样不但浪费了密封圈和防尘盖，而且还增加了工人的劳动强度。

2 原因分析

由于轴承套圈经过热处理（淬火、回火）后，外圈的挡边尺寸都有不同程度的胀大。又因外圈的挡边轴向尺寸加工时,车加工是一端定位，夹外径车外圈挡边,而端面软磨和淬火后磨削端面均为双端面磨削,这样会相对存在外圈两端面到密封槽底深浅不一致情况。所以套圈两端面到压防尘盖时由于间隙过大，超过压盖胎涨量极限，造成防尘盖不能锁死，形成松盖以致达不到装配质量，从而影响轴承的整体使用寿命。为了解决此类问题，避免套盖、松盖，压装不合格造成不必要的浪费，特对现有的工装进行改进。

3 解决方法

3.1 对所装防尘盖轴承外圈挡边尺寸进行分析

由于轴承外圈经过热处理（淬火、回火）后出现两端胀缩不一引起变形，而变形量没有规律。有的外圈挡边尺寸增大，有的变化不大。并且套圈两端的变形量也不同，形成淬火锥度。我们研究轴承外圈挡边热处理后变形情况，抽查不同型号的套圈各500件进行分析，发现外圈挡边厚度和挡边直径不同，热处理后，挡边直径变形量也有所不同,并且平均锥度也不同。所以设计压防尘盖模具时应考虑这些综合因素。

3.2 设计模具方案

3.2.1 轴承的定位

经分析现有的压装模具产生不合格品的原因在于，密封圈和防尘盖组合体没有定位，压装时，组合体容易斜，导致组合体压入大部分，少部分受挤压变形，翘出轴承端面。为了顺利把密封圈和防尘盖组合体压入轴承里，首先应考虑半成品轴承的定位。装防尘盖时，由于轴承内圈内径尺寸已为成品尺寸，所以用内圈定位方式能满足轴承定位需求。因而只要保证模具的中心线与轴承套圈端面垂直，减少垂直度误差和基准位移误差等问题，故而工作的六个自由度不需完全限制，只限制工件沿x轴、y轴方向的移动和转动以及z方向上的移动。根据此理念，设计轴承定位模。

3.2.2 密封圈和防尘盖组合体的定位

轴承有了定位装置，那密封圈和防尘盖的组合体还需要定位装置，这是为了使密封圈和防尘盖组合体能顺利进入轴承外圈挡边，应先将防尘盖组合体放在一个定位模具上，限制防尘盖组合体的移动。也只是限制工件沿x轴、y轴方向的移动和转动以及z方向上的移动。根据此理念，设计密封圈和防尘盖组合体的定位模（以下简称防尘盖定位模）。

3.2.3 防尘盖限位模的确定

根据图纸要求，防尘盖压入轴承后，防尘盖的端面应与轴承外圈端面距离差为0.2～0.25mm，这时压入防尘盖的关键。压得太深，防尘盖与保持架上端面发生干涉，形成套盖，影响轴承的使用性能。压得太浅，防尘盖端面超出轴承外圈端面，轴承装入轴承座后，防尘盖与轴承座发生干涉。并且不能不满足轴承图纸的要求，也可能导致松盖。根据此理念，设计防尘盖限位模。就是压装防尘盖时，轴承和防尘盖在压力机的作用下，密封圈和防尘盖组合体进入轴承密封槽。当轴承外圈端面与防尘盖限位模接触时，说明防尘盖以到达理想的外置。所以此模具主要是限制压装密封圈和防尘盖组合体时，防尘盖要压到规定的位置，从而满足工艺要求。

3.2.4 缓冲装置

由于压盖过程中存在以下问题：（1）轴承均在同一平面内,压力机调整到固定位置,闭合高度不变。（2）由于外圈挡边尺寸热处理淬火后两面涨缩量不一致,先冷却的一面尺寸小,后冷却的一面尺寸大,使两面挡边大小不统一。又因挡边轴向尺寸加工,车加工是一端定位,夹外径车外圈挡边,而端面软磨和淬火后端面磨削均为双端面磨削,这样会相对存在外圈两端面到密封槽底深浅不一致情况。防尘盖和轴承被压力机压到防尘盖限位模位置时，无法再往下压，这时，压力机抬起。要使轴承脱离密封圈和防尘盖的定位模，我们还要给轴承定位模增添缓冲装置弹簧。弹簧将轴承定位模顶起，轴承脱离密封圈和防尘盖的定位模。

3.2.5 压盖模底座

要把轴承定位模、防尘盖定位模、防尘盖限位模、缓冲装置固定组合在一起，需要压盖模底座和螺钉。压盖底座主要起固定作用。

3.3 模具材料

轴承定位模，防尘盖定位模，防尘盖限位模和压盖模底座的材料都用GCr15。

3.4 工作原理轴承压盖模的设计要点和工作原理

把轴承定位模、防尘盖定位模、防尘盖限位模、弹簧、压盖模底座用螺钉组装成组合模具（见图2）。

图2

（1）该压盖模主要组成：由1轴承定位模、2防尘盖定位模、3防尘盖限位模、4压盖模底座、缓冲装置等五部分组成，各部分之间通过螺钉连接。

（2）设计要点：防尘盖定位模2的上端面比防尘盖的内径略大，比防尘盖的外径略小，以保证防尘盖可以顺利压入轴承而不损伤轴承和模具。根据防尘盖压入轴承的深度要求，按照轴承成品图纸的要求为0.2mm，组合模具加工时通过磨3防尘盖限位模的上端面，使之比2防尘盖定位模的上端面低0.2～0.25mm，可通过试压防尘盖确定是否符合要求。合格后用螺钉将防尘盖定位模2和防尘盖限位模3锁死。

（3）工作原理：将防尘盖放在2防尘盖定位模上，通过1轴承定位模定心，再将轴承套在轴承定位模1上的轴承定心轴上，压力机压轴承，使轴承和1轴承定位模受力向下移动，当轴承外圈端面压到防尘盖限位模3的端面时，防尘盖压到位，压力机抬起，1轴承定位模在缓冲装置弹簧的作用下，向上移动，将压好防尘盖的轴承顶起，这时取下轴承，完成一个防尘盖的压装。

4 效果分析

4.1 质量方面

表1

4.2 工作效率

4.2.1 压防尘盖速度

用原模具一名熟练工人压防尘盖2件/分，而只有70%左右合格，套盖和松盖一定靠人工转动防尘盖，检验出不合格品。不合格的30%还要靠工人手工撬出，改进模具后压防尘盖5件/分，平均效率提高了150%，试压确定后，没有不合格的成品，这样也省去手工检验防尘盖的工序。

4.2.2 劳动强度

原模具压防尘盖后，由于合格率低，需要手工撬出，长期重复此动作，劳动强度很大，会使人腰酸肩痛。并且用手工检验松盖、套盖现象，也是很多的劳动强度。改进后，需3个步骤：将密封圈和防尘盖的组合体放入防尘盖定位模→再将轴承放在轴承定位模上→开动压力机将轴承压下，产品合格。工人可以在轻松的操作下，提高效率。

4.3 经济效益

以10000套轴承计算，用原模具，不合格率30%，造成约4000套密封圈和防尘盖不合格，直接经济损失约10000元，导致轴承成本增大。模具改进后没有返工，并省了一道检验工序，节约人工费，水电费约5000元。本厂每月接压防尘盖轴承20000套左右的合同单，全年共20多万，直接经济节约30多万元，降低了轴承的成本。