淺談組合壓頭在輪轂軸承單元分裝中的應(yīng)用

亢世磊?王勤

摘 要 文章根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點對現(xiàn)有工藝方案進(jìn)行評估，分別從定位、裝配方向、作業(yè)強(qiáng)度方面進(jìn)行了分析和改進(jìn)，最終實現(xiàn)輪轂總成裝配質(zhì)量提高、生產(chǎn)效率提高、工人勞動強(qiáng)度降低的效果。

關(guān)鍵詞 軸承單元;輪轂總成分裝;組合工裝;裝配工裝設(shè)計;裝配自動化

1輪轂軸承單元簡介

輪轂軸承是汽車的關(guān)鍵零部件之一，它的主要作用是承載重量和為輪轂的轉(zhuǎn)動提供精確引導(dǎo)，軸承不僅承受軸向載荷，同時承受徑向載荷。傳統(tǒng)輪轂總成由兩套圓錐滾子軸承（或球軸承）組合而成，軸承的安裝、涂油、密封及游隙的調(diào)整在生產(chǎn)線進(jìn)行，此結(jié)構(gòu)裝配困難、成本高、可靠性差。輪轂軸承單元將兩套圓錐滾子軸承做在一體，具有組裝性能好，可省略游隙調(diào)整、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、載荷容量大、為密封軸承事先裝入潤滑脂、省略外部輪轂密封及免于維護(hù)。

1.1 工裝方案介紹

原工藝方案分裝輪轂總成中，外側(cè)油封壓裝工裝的受力面、定位面、導(dǎo)向面，分別為三個面。內(nèi)側(cè)油封壓裝工裝的受力面、定位面、導(dǎo)向面為兩個面。

1.2 原工藝方案存在的缺點

勞動強(qiáng)度大，操作動作頻繁。共計11個主要工步，工序節(jié)拍106s。其中，每1件輪轂總成，就有2個翻輪轂總成的工步。輪轂總成重量約39kg，人工勞動強(qiáng)度極大。

工藝可靠性差。壓頭均為手動浮動壓頭，自定位效果差。特別是外側(cè)油封的壓裝，具有壓裝深度深，同時與輪轂、軸承內(nèi)圈兩個零件配合，對工裝定位、導(dǎo)向的要求高，手動浮動壓頭可靠性不夠[1]。

工藝經(jīng)濟(jì)性差。裝配方向有Z向兩個方向，來回切換裝配方向，產(chǎn)生兩次翻轉(zhuǎn)輪轂總成，不利于現(xiàn)場作業(yè)，若為必要工序，是需要采用機(jī)械設(shè)備來完成才是合理的。單側(cè)兩臺翻轉(zhuǎn)設(shè)備，成本約6萬元，雙側(cè)12萬元。

2新工藝方案簡介

2.1 新工藝流程

新工藝方案分裝輪轂總成。整個分裝工序包含9個主要工步，和原工藝方案相比減少了2個工步（減少工步：輪轂翻轉(zhuǎn)）。

2.2 工裝方案介紹

組合工裝由6類零件組成：導(dǎo)向銷，定位軸套，定位銷，彈簧，下壓頭，軸用彈性擋圈。組合工裝從第1個工步開始使用，主要完成下測油封的壓裝，實現(xiàn)上下油封的同時壓裝，并且輔助完成下軸承外圈的壓裝。定位面、受力面、導(dǎo)向面為四個面。

2.3 壓裝動作說明

新工藝方案中，分裝輪轂總成時，減少輪轂總成2次翻轉(zhuǎn)。

組合工裝與壓機(jī)下缸配合，將軸承外圈壓頭套裝在組合工裝上，將下缸帶組合工裝退回到工作臺以下。

放置軸承外圈：在軸承外圈壓頭上，推入輪轂，放置好上側(cè)軸承外圈，上缸下行，用上壓頭下壓，上壓頭與上軸承外圈套正;下缸上行到下壓頭承載面高出工作臺，頂起輪轂，將上下兩側(cè)軸承外圈壓裝到位。

壓裝車輪螺栓。

退回下缸到工作臺以下，拉出輪轂。

在下壓頭上放置油封到位，在定位軸套上放置下側(cè)軸承內(nèi)圈到位;裝內(nèi)圈密封圈。

推入輪轂，下缸上行，拖起輪轂，放置上側(cè)軸承內(nèi)圈，安裝卡箍;

放置內(nèi)側(cè)油封及其油封壓頭，下缸上行至下壓頭承載面高出工作臺，上缸下行同時壓裝內(nèi)、外側(cè)油封到位。

2.4 設(shè)計思路說明

（1）定位基準(zhǔn)設(shè)計思路下壓頭5的面與壓力機(jī)下缸配合，確保與設(shè)備連接精度，采用小間隙配合下壓頭5的面與定位軸套2的面配合，采用小間隙滑動配合，確保軸承內(nèi)圈的定位和壓裝導(dǎo)向精度。導(dǎo)向銷1連接下壓頭5和定位軸套2，其和下壓頭5為過盈配合，確保連接可靠。導(dǎo)向銷1和定位軸套2為小間隙滑動配合，確保導(dǎo)向精度;并且采用兩個導(dǎo)向銷1，防止軸向滑動時發(fā)生徑向轉(zhuǎn)動。

（2）導(dǎo)向結(jié)構(gòu)設(shè)計及密封壓力處理將下側(cè)軸承內(nèi)圈套裝在定位軸套臺階面上，軸承孔與定位軸套小間隙配合，將軸承和工裝定位。壓頭上行至軸承內(nèi)圈與軸承外圈接觸的過程，通過軸承的內(nèi)、外圈配套關(guān)系將輪轂導(dǎo)向，導(dǎo)向的空間尺寸較大，約10mm左右，操作性強(qiáng)。將輪轂托起后，定位精度可達(dá)到軸承自身配合精度，整體綜合精度滿足裝配過程要求。定位軸套和下壓頭為滑動配合，在兩個零件之間形成一個空腔，在壓裝過程中，兩個零件對空腔有往復(fù)運(yùn)動，不斷重復(fù)壓縮排氣和擴(kuò)張吸氣，因為空氣阻尼作用，動作響應(yīng)較慢，影響壓裝節(jié)拍。最終采用在定位軸套上增加2個Φ6通氣孔的設(shè)計，確保壓裝過程中，空腔與外界氣壓相通，消除空氣阻尼作用。

（3）受力分析及彈性元件選用組合工裝在空載上行過程中，因輪轂自重壓縮彈簧，而導(dǎo)致定位軸套和下壓頭相對位移靠近。為確保在壓頭上行彈簧壓縮過程中，油封不和輪轂安裝油封孔口配合或接觸，需確保彈簧壓縮量小于下壓頭到油封安裝孔口的距離，且有安全余量。

2.5 新工藝方案的優(yōu)點

（1）工藝可行性、可靠性好下壓頭和壓機(jī)下缸接口為小間隙配合，定位準(zhǔn)確。下壓頭和定位軸套為滑動配合，導(dǎo)向性好。下缸上行過程中，軸承內(nèi)圈與外圈導(dǎo)向結(jié)構(gòu)利用軸承外圈錐面結(jié)構(gòu)及其大角度錐角，導(dǎo)正功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于普通工裝的導(dǎo)向角設(shè)計。總之，工藝可行性、可靠性高于原方案。

（2）操作性強(qiáng)，勞動強(qiáng)度低相比原工藝方案，每1件輪轂總成，減少2個翻輪轂總成的工步，減少工序作業(yè)時間18s（原106s，現(xiàn)88s）;減輕勞動強(qiáng)度，將翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為簡單的推拉動作，翻轉(zhuǎn)重量約為39kg，翻轉(zhuǎn)次數(shù)為2次;消除了翻轉(zhuǎn)磕碰的質(zhì)量風(fēng)險。

（3）體現(xiàn)了工藝的經(jīng)濟(jì)性，裝配方向沿輪轂軸線兩個方向來回切換裝配方向，產(chǎn)生兩次翻轉(zhuǎn)輪轂總成，不利于現(xiàn)場作業(yè)，若為必要工序，是需要采用機(jī)械設(shè)備來完成才是合理的。兩臺翻轉(zhuǎn)設(shè)備，成本約6萬元。組合工裝的應(yīng)用，相對原計劃的設(shè)備投入小得多，約1000元/套，單側(cè)分裝線，節(jié)約成本約5.9萬元，雙側(cè)分裝線，節(jié)約成本約11.8萬元[2]。

3結(jié)束語

在該例工藝改善中，有其工藝方案設(shè)計優(yōu)點以及可以借鑒的設(shè)計思路或理念。工藝方案優(yōu)點有如下四點：減少了裝配方向，易于實現(xiàn)自動化;定位導(dǎo)向更準(zhǔn)確，利于裝配質(zhì)量控制;工藝動作簡單化，降低勞動強(qiáng)度，提升裝配的可行性;作業(yè)效率提高，工藝動作有效整合、集中作業(yè)，符合精益生產(chǎn)理念?？山梃b設(shè)計思路或理念：裝配工裝設(shè)計，要考慮組合工裝的設(shè)計和與借用工件導(dǎo)向、定位的方法，設(shè)法減少裝配方向，使裝配過程簡單化;好的工藝方案設(shè)計要圍繞提高效率、產(chǎn)生效益開展，踐行工藝人員的天職——為效率而戰(zhàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 汪衛(wèi)剛，王偉，閆金.組合壓頭在輪轂軸承單元分裝中的應(yīng)用[J].汽車實用技術(shù)，2017，（17）：184-187.

[2] 曲杰，胡焱松，徐梁.輪轂軸承軸鉚合過程CAE分析及驗證[J].機(jī)械設(shè)計與制造工程，2018，47（03）：70-76.