变速器轴承压装机的设计

高 敏，张冬花

(1.东北电力大学机械工程学院，吉林 吉林 132012；2.一汽轿车股份公司长春齿轮厂，吉林 长春 130032)

零件装配在制造过程中占有非常重要的地位，其过程并不是将合格零件简单地组合起来，机械产品的质量最终是由装配工作来保证的.如轴承是变速器的重要零件，为了使套圈严格定位，轴承与轴采用过盈配合，而过盈安装及施加的预紧力，不仅对轴承的定位、旋转精度及轴承的游隙有影响[1]，而且对滚动轴承的接触角、轴承刚度、轴承内的载荷分布以及摩擦等也有影响，所以轴承压装过程直接影响变速器的使用寿命.传统的变速器轴承手工砸压装配方式已不能适应现代企业批量生产要求，压装力不足时，零件压装不到位，需退卸后重压，压装效率大大降低，从而降低了生产效率，甚至会使轴颈及轴承受损；反之，压装力过大会造成生产资源的浪费、增加生产成本[2]，因此准确的计算压装时所需的力是非常必要的.

1 轴承压装机设计过程

设计时，首先对所需压装力进行计算并选定液压站.轴承在用压入法进行装配时，要求轴承在装配前必须是清洁的，装配时用专门工具或在过盈配合环上垫上棒或套，不得通过滚动体和保持架传递压力或打击力；轴承内圈端面一般应靠紧轴肩，其最大间隙对圆锥滚子轴承和向心推力轴承应不大于0.05 mm，其它轴承应不大于0.1 mm[3]；轴承外圈装配后，其定位端的轴承盖与垫圈或外圈的接触应均匀.装配可拆卸的轴承时，必须按内外圈和对位标记安装，不得装反或与别的轴承内外圈混装；可调头装配的轴承，在装配时应将有编号的的一端向外，以便识别；轴承装好后，用手转动应灵活、平稳.

1.1 压装力的计算

中间轴上采用压力装配法装配轴承NJ307EV/C3时，相应的工艺参数为内径35 mm、外径80 mm，装轴承处轴径公差为K6级过盈配合，最大过盈量0.03 mm，压装时不得损伤零件、压入过程应平稳、被压入件应准确到位.压入前应根据零件的材料和配合尺寸，计算所需的压入力[4].压装机的压力一般为所需压入力的3倍～3.5倍.

所需压装力为

F=PfmaxπdfLfμ，

(1)

公式中：F为压装力；Pfmax为结合表面承受的最大单位压力(N/mm2)；df为配合面的公称直径；Lf为结合长度22 mm；μ为结合表面摩擦系数取0.1.

最大压力Pfmax的计算公式为

(2)

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

1.2 油缸的选用

根据经验油缸产生的力是所需力的3倍～3.5倍，油缸产生的力大约是52 875 N～61 600 N，本设计取F为油缸产生的力55 000 N ；P为油缸的工作压力取7 MPa(根据油缸样本)，活塞的面积S的计算为

(3)

油缸直径D计算为

(4)

D=100.019 2 mm，取油缸直径为100mm.

2 中间轴轴承压装机的设计

2.1 中间轴轴承压装方案

压装轴承所需的力确定后，根据压装中间轴的操作规程，本设计的动力部分和电气部分以液压站做为动力源[5]，中间轴轴承压装机为立式的.根据该序的装配工艺选择了缸径为100 mm、行程为125 mm前法兰式联接的油缸，根据操作规程首先把壳体摆正，再把中间轴总成放入壳体，中间轴二端的轴承要求同时压入中间轴及壳体中，为了准确压装轴承，压装机设计了上、下两个顶尖同时固定中间轴，并且为了使壳体顺利到达工位，下顶尖必须低于运送壳体滚道的上表面，所以压装机下顶尖既要实现和定位销上升将中间轴和壳体定位，又要完成将两个轴承压装在中间轴及壳体孔上.

2.2 中间轴轴承压装机的结构设计

中间轴轴承压装机的结构[6]，如图1所示.

(1)用两个液压缸分别控制上、下顶尖的动作；

(2)采用上、下顶尖将中间轴定位并动作两次，完成压装工作；

(3)用一个挡轴挡在壳体侧面凸台，两个挡销挡在壳体结合面上，对壳体进行粗定位；

(4)定位销上升进入二轴轴承孔中和挡在结合面上的两个挡销一起对壳体进行精定位.为防止定位销旋转，在下导向套安装了定位键；

(5)上端的轴承采用O型密封圈将轴承固定在上定心套上；

(6)在合适的位置安装接近开关来实现压装机下顶尖的二个动作[7，8]；

(7)因为压装机下部要安装可以上下移动的下顶尖和定位销，无法安装滚子输送壳体，采用轴承代替滚子.

2.3 压装中间轴轴承的压装过程

压装机两端有滑道，左侧滑道接到安装惰轮的平台，右侧滑道接到安装二轴轴承的工位旁.首先(见图1)将轴承装入上下顶尖的定心套上，然后将安装完惰轮的壳体放在左侧的滑道上沿滑道移到要压装的位置，然后将中间轴下端放在壳体中间轴轴承孔上，将挡在侧面凸台的挡轴推入挡在壳体的侧面，将壳体结合面靠紧前面的两个挡销，壳体粗定位完成，将侧面挡轴撤回.双手同时起动开关、上下顶尖同时运行20 mm，下顶尖进入中间轴顶尖孔中[9]，将中间轴扶正定位，上顶尖距离中间轴上端面7 mm左右，定位销上升进入二轴轴承孔中，让壳体接合面靠紧两个挡销，此时安装在旁边的接近开关发出信号，液压缸停止工作[10]，操作者观察中间轴是否扶正和壳体定位是否准确，确认扶正后再次按动开关，液压缸再次工作，上下压头分别将上、下两轴承压入中间轴及壳体中，延时开关动作，压头停留后退回，中间轴轴承压装工作完成.

3 结 论

通过用压装机压装中间轴轴承，可以避免安装过程中出现损坏轴承及壳体的现象，使整个压入过程平稳、零件准确到位、确保产品满足安装要求.压装机的使用降低了生产成本、缩短了压装时间、降低了工人的劳动强度，使生产效益得到提高.