淺談組合壓頭在輪轂軸承單元分裝中的應用

亢世磊?王勤

摘 要 文章根據其結構特點對現有工藝方案進行評估，分別從定位、裝配方向、作業強度方面進行了分析和改進，最終實現輪轂總成裝配質量提高、生產效率提高、工人勞動強度降低的效果。

關鍵詞 軸承單元;輪轂總成分裝;組合工裝;裝配工裝設計;裝配自動化

1輪轂軸承單元簡介

輪轂軸承是汽車的關鍵零部件之一，它的主要作用是承載重量和為輪轂的轉動提供精確引導，軸承不僅承受軸向載荷，同時承受徑向載荷。傳統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、密封及游隙的調整在生產線進行，此結構裝配困難、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，可省略游隙調整、重量輕、結構緊湊、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。

1.1 工裝方案介紹

原工藝方案分裝輪轂總成中，外側油封壓裝工裝的受力面、定位面、導向面，分別為三個面。內側油封壓裝工裝的受力面、定位面、導向面為兩個面。

1.2 原工藝方案存在的缺點

勞動強度大，操作動作頻繁。共計11個主要工步，工序節拍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。特別是外側油封的壓裝，具有壓裝深度深，同時與輪轂、軸承內圈兩個零件配合，對工裝定位、導向的要求高，手動浮動壓頭可靠性不夠[1]。

工藝經濟性差。裝配方向有Z向兩個方向，來回切換裝配方向，產生兩次翻轉輪轂總成，不利于現場作業，若為必要工序，是需要采用機械設備來完成才是合理的。單側兩臺翻轉設備，成本約6萬元，雙側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）。

2.2 工裝方案介紹

組合工裝由6類零件組成：導向銷，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。

組合工裝與壓機下缸配合，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軸承內圈到位;裝內圈密封圈。

推入輪轂，下缸上行，拖起輪轂，放置上側軸承內圈，安裝卡箍;

放置內側油封及其油封壓頭，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、外側油封到位。

2.4 設計思路說明

（1）定位基準設計思路下壓頭5的面與壓力機下缸配合，確保與設備連接精度，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，確保軸承內圈的定位和壓裝導向精度。導向銷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。導向銷1和定位軸套2為小間隙滑動配合，確保導向精度;并且采用兩個導向銷1，防止軸向滑動時發生徑向轉動。

（2）導向結構設計及密封壓力處理將下側軸承內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。壓頭上行至軸承內圈與軸承外圈接觸的過程，通過軸承的內、外圈配套關系將輪轂導向，導向的空間尺寸較大，約10mm左右，操作性強。將輪轂托起后，定位精度可達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運動，不斷重復壓縮排氣和擴張吸氣，因為空氣阻尼作用，動作響應較慢，影響壓裝節拍。最終采用在定位軸套上增加2個Φ6通氣孔的設計，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 新工藝方案的優點

（1）工藝可行性、可靠性好下壓頭和壓機下缸接口為小間隙配合，定位準確。下壓頭和定位軸套為滑動配合，導向性好。下缸上行過程中，軸承內圈與外圈導向結構利用軸承外圈錐面結構及其大角度錐角，導正功能遠遠優于普通工裝的導向角設計。總之，工藝可行性、可靠性高于原方案。

（2）操作性強，勞動強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，減少工序作業時間18s（原106s，現88s）;減輕勞動強度，將翻轉轉化為簡單的推拉動作，翻轉重量約為39kg，翻轉次數為2次;消除了翻轉磕碰的質量風險。

（3）體現了工藝的經濟性，裝配方向沿輪轂軸線兩個方向來回切換裝配方向，產生兩次翻轉輪轂總成，不利于現場作業，若為必要工序，是需要采用機械設備來完成才是合理的。兩臺翻轉設備，成本約6萬元。組合工裝的應用，相對原計劃的設備投入小得多，約1000元/套，單側分裝線，節約成本約5.9萬元，雙側分裝線，節約成本約11.8萬元[2]。

3結束語

在該例工藝改善中，有其工藝方案設計優點以及可以借鑒的設計思路或理念。工藝方案優點有如下四點：減少了裝配方向，易于實現自動化;定位導向更準確，利于裝配質量控制;工藝動作簡單化，降低勞動強度，提升裝配的可行性;作業效率提高，工藝動作有效整合、集中作業，符合精益生產理念。可借鑒設計思路或理念：裝配工裝設計，要考慮組合工裝的設計和與借用工件導向、定位的方法，設法減少裝配方向，使裝配過程簡單化;好的工藝方案設計要圍繞提高效率、產生效益開展，踐行工藝人員的天職——為效率而戰。

參考文獻

[1] 汪衛剛，王偉，閆金.組合壓頭在輪轂軸承單元分裝中的應用[J].汽車實用技術，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].機械設計與制造工程，2018，47（03）：70-76.