電子伺服壓機(jī)在變速器軸承裝配中的運用

張曉紅

（中國重汽集團(tuán)大同齒輪有限公司，山西 大同037000）

引言

電子伺服壓機(jī)具有壓裝質(zhì)量可靠，裝配精度高，過程數(shù)據(jù)可保存、可追溯，清潔節(jié)能，操作安全等多方面優(yōu)勢。為適應(yīng)汽車行業(yè)高質(zhì)量的發(fā)展要求，在變速器軸承裝配方面采用了電子伺服壓機(jī)取代傳統(tǒng)的液壓、氣壓壓機(jī)壓裝。

1 電子伺服壓機(jī)使用工況說明及選型

1.1 工況說明

變速器輸出軸后軸承為球軸承，工藝要求將變速器輸出軸后軸承以豎直狀態(tài)同時壓入殼體軸承孔和輸出軸上，軸承外圈與變速器殼體孔為過渡配合，軸承內(nèi)孔與變速器輸出軸為過盈配合，為提高軸承裝配質(zhì)量，欲采用電子伺服壓機(jī)實現(xiàn)該工藝過程。

1.2 軸承理論壓裝力的計算及壓機(jī)的選型

軸承理論壓裝力F的計算公式為：F=PfmaxπdfLfμ。其中，-γ。

式中：F為壓裝力，N；Pfmax為結(jié)合面承受的最大單位壓力，N/mm2；df為結(jié)合直徑，mm；Lf為結(jié)合長度，mm；μ為結(jié)合面摩擦系數(shù)；δmax為最大過盈量，mm；Ca、Ci均為系數(shù)；Ea為包容件材料彈性模量；Ei為被包容件材料彈性模量；da為包容件外徑，mm；di為被包容件內(nèi)徑，mm；γ為泊松比。

表1中參數(shù)根據(jù)被壓裝軸承和殼體圖紙得出，將各參數(shù)代入以上公式，計算得軸承理論壓裝力為17 168 N，根據(jù)壓裝機(jī)選型經(jīng)驗，一般按照計算理論壓裝力的3～3.5倍選擇壓裝機(jī)，故選擇了6 t的電子伺服壓機(jī)2152BNCFH用于變速器輸出軸后軸承的壓裝。

表1 軸承理論壓裝力計算參數(shù)表

2 電子伺服壓機(jī)壓裝軸承的機(jī)械結(jié)構(gòu)

為了實現(xiàn)電子伺服壓機(jī)的自動壓裝和提高單臺電子伺服壓機(jī)的利用率，在壓裝軸承時采用下頁圖1所示機(jī)械結(jié)構(gòu)。電子伺服壓機(jī)將力施加于端蓋1上表面，壓頭5作用于被壓裝軸承上端面，在軸承受力過程中，彈簧7處于壓縮狀態(tài)，提前設(shè)置電子伺服壓機(jī)壓力或位移，當(dāng)壓力或位移到達(dá)設(shè)定值時，電子伺服壓機(jī)壓頭自動返回原始位置，同時，壓頭5在彈簧力的作用下復(fù)位，完成一次軸承壓裝。

圖1所示機(jī)械結(jié)構(gòu)由端蓋1、心軸2、軸承座3、圓柱銷4、壓頭5、螺栓6、彈簧7、卡簧8、線軸承9組成；承座3上有螺紋孔，通過螺栓固定在設(shè)備的一個平板上，承座3與平板相對靜止；另外，軸承座3內(nèi)孔中設(shè)有卡簧槽；線軸承9安裝在軸承座3內(nèi)孔中，卡簧8安裝在軸承座3內(nèi)孔卡簧槽中；心軸2穿過線軸承9、軸承座3，彈簧7；心軸2一端端面設(shè)有螺紋孔，另一端為設(shè)有L形槽結(jié)構(gòu)；端蓋1用螺栓6固定在心軸2一端；壓頭5與心軸2通過圓柱銷4連接，壓頭5可根據(jù)壓裝軸承的不同進(jìn)行更換。

3 壓裝質(zhì)量的評估

電子伺服壓機(jī)在壓裝軸承時可自動生成壓力位移曲線，通過給曲線設(shè)置合適的評估窗口，以達(dá)到對壓裝質(zhì)量的評估和控制。

圖1 電子伺服壓機(jī)壓裝軸承的機(jī)械結(jié)構(gòu)

3.1 質(zhì)量評估設(shè)置過程

第一，需要在壓裝過程中捕捉一定數(shù)量的壓力位移曲線；第二，根據(jù)實際工況和電子伺服壓機(jī)本身提供的評估窗口類型，選擇合適的評估窗口；第三，配置壓力位移曲線穿入和穿出評估窗口的方向；第四，確定壓力位移曲線和評估窗口的參考點；第五，對上述步驟設(shè)置內(nèi)容進(jìn)行驗證、調(diào)整。

3.2 軸承壓裝過程中壓力位移曲線的參考點及評估窗口選擇

電子伺服壓機(jī)設(shè)備本身對壓力位移曲線的參考點有三種不同的類型：“絕對值”、“Y觸發(fā)”和“最終位置”。首先，先將曲線參考點設(shè)置為“絕對值”，可能是由于采用了圖1所示的機(jī)械結(jié)構(gòu)和被壓裝工件的位置差異，使得捕捉的一簇曲線較離散。這樣，使得一些壓裝合格的工件被評估為不合格。把曲線參考點由“絕對值”改為“Y觸發(fā)”，并設(shè)置了一個Y=10 N的閥值后，被評估曲線的再現(xiàn)性較好，使得評估結(jié)果更加精確。

電子伺服壓機(jī)設(shè)備本身提供了不同類型的壓裝質(zhì)量評估窗口，其中常用的有：測量曲線不得穿過包絡(luò)線上線和下線Type ENVELOPE、不可穿過該線Type ON-PASS、必須穿過該線Type LINE-Y（X）、按照規(guī)定的位置進(jìn)入和退出Type UNIT-BOX、評估標(biāo)準(zhǔn)為特殊的框中進(jìn)點和退點之間的時間Type TIME、評估標(biāo)準(zhǔn)為特殊的框中進(jìn)點和退點之間的速度Type SPEED等。根據(jù)實際工況，通過一些測量方法，挑選了5套過盈量和粗糙度較大的零件以及5套過盈量和粗糙度較小的零件進(jìn)行壓裝，捕捉了壓裝過程的曲線，對曲線設(shè)置了Type ENVELOPE評估窗口。另外，又設(shè)置了一個Type UNIT-BOX質(zhì)量評估窗口，并將窗口設(shè)置在壓力位移曲線拐點處，規(guī)定了曲線的進(jìn)入方向為窗口左邊，曲線的穿出方向為窗口上邊。最后，使用設(shè)置好的電子伺服壓機(jī)進(jìn)行了多次壓裝試驗，所得的壓力位移曲線均在設(shè)置的預(yù)期范圍內(nèi)，驗證了評估窗口ENVELOPE、Type UNIT-BOX。

4 結(jié)論

電子伺服壓機(jī)在軸承壓裝方面的運用，實現(xiàn)了實時監(jiān)測、即時控制裝配全過程的目的。即時采集數(shù)據(jù)并顯示壓力位移曲線圖、全自動分辨壓裝結(jié)果的0K/NG。與傳統(tǒng)液壓機(jī)相比，無油污，工作環(huán)境清潔，維護(hù)起來也相對方便。與傳統(tǒng)氣動壓機(jī)相比，工作噪音小，壓裝過程穩(wěn)定。另外，電子伺服壓機(jī)可滿足多種工藝需求，可自行定制、存儲、調(diào)用多套壓裝程序。壓裝作業(yè)數(shù)據(jù)結(jié)果能夠按照時間順序被儲存在計算機(jī)里，定期對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，對相關(guān)零部件的質(zhì)量可起到一個反向控制作用。