宝来轿车后轴轴承压装机设计

倪松平
（长春一汽蓝迪自动化工程有限公司）

　　摘　要：从实际设计入手，解决了宝来轿车后轴公差大的问题。用压头端面与后轴铰链端面将自动找正全面接触，在压装力的作用下压块带动壳体在压头支架端面任意方向随动，使压装作用力始终垂直作用在后轴铰链孔轴线上，将后轴铰链顺利压入后轴铰链孔内，保证了工件精度。
　　关键词：轴承；压装机；设计
　　宝来轿车后轴是由焊接成形的后轴焊接组件。在工件图中标定的焊接误差为±1.5mm（但在后来的调试过程中出现5~8mm的误差），用户要求在线体内压装轴承，这给设计造成了极大的难度。在方案设计过程中，遇到Z大的难点是找不到后轴轴承压装时的定位基准，而后轴的焊接定位基准的误差又在3mm以上，在轿车后轴装配线线体内压装后轴轴承在国内汽车行业还属首例。以大众捷达底盘装配为例，捷达车的后轴装配、轴承压装就是在线外压装后再上线内装配。所以，宝来后轴轴承在线压装能否成功关系到整个项目的成败。在方案设计过程中，将轴承压装过程一步步分解，终于找到了解决难点的关键，即采用后轴短轴定位、压入装置随动的结构，以上的难点迎刃而解。
　　1　后轴轴承压装机的组成
　　机床采用左、右分离式的结构形式。在原设计中，左、右工作台由龙门框架连成一体。但由于在此工位要将后轴轴承通过锁紧螺母锁紧在短轴上，需吊挂电动扳手及防力矩装置。因防力矩装置需安装移动导轨，所以将原设计中的龙门框架取消了，这给后来的现场安装调整增加了许多难度。
　　如图1，机床由左工作台、左压入装置、右压入装置、右工作台4部分组成。机床工作时装配线体上的举升装置将夹具托盘升起离线（避免压装时线体受力产生变形），右压入装置通过右工作台举升装置举升到压装位置，将轴承压入后轴的短轴上，然后降到初始位置。初始位置上原位信号给左工作台上的举升装置，再将左压入装置举升到压装位置，轴承压装完毕后左压入装置回到原位，一个动作循环结束。 　　2　后轴轴承压入装置
　　轴承的压入装置采用液压油缸作为动力源。如图2，油缸固定在压入装置本体上，通过接头与压头本体连接。压头采用分体式，通过过盈配合固定在压头本体上。压装时，将轴承套在压头上。为了防止压头自重及装上轴承后压头中心向下倾斜影响到压装精度，在压头本体上安装一根支承轴（该支承轴与压头进给方向成90°），支承轴的两端装有导向滚子可支承压头在导轨上沿压头进给方向移动，如图3。在轴端装有一个感应块，当轴承压装到位后感应块碰到感应开关发信号，压头自动返回到初始位置。轴承压装时压装力封闭在压入装置本体上，在本体上装有左、右两个支承。左支承为固定支承，右支承为可移动的滑动支承。因为后轴短轴与后轴是由4个M10的螺栓紧固的，在右侧的两个螺栓头分布在支承面上。为了躲开这两个螺栓头，在结构设计时将右支承设计成移动式滑动支承。当压入装置被举升到压装位置时，滑动支承由气缸推到后轴支承面上。形成压装压力系的封闭，如图4。轴承压装时采用二次定位，该装置由左、右支承，左、右挡块及限位块组成，如图4。支承块限制后轴在压入装置内的前、后位置。挡块限制后轴在压入装置内的左、右位置。限位块限制后轴在压入装置内的上、下位置。当压入装置举升到压装位置时，在压入装置本体的底部装有一个限位块。块内装有微动开关，如图5。微动开关的触头通过弹性挺杆发出举升到位信号，弹性挺杆穿过限位块约3mm。在压入装置举升过程中，当限位块上的挺杆接触到后轴短轴底部凸台时，挺杆将运动传到微动开关的触头上，微动开关发出举升到位信号，举升装置将停止举升并发出信号，压头开始进给压装。这样，在压装定位过程中不是靠后轴在夹具上的定位位置来找正压头与后轴短轴的中心位置，而是压入装置自动地去找后轴短轴的中心位置，从而解决了整个设备关键性的难点——后轴工件因焊接应力变形产生的误差。 　　3　后轴轴承压装机随动工作台
　　随动工作台由台架、可自动回正滑动台板、举升装置组成，如图6。工作台架采用了可调整工作台面水平的可调整地脚。将滑动台板放在工作台架上，举升装置采用液压缸作为动力源，油缸、导向装置安装在滑动台板上。导向装置由导向杆、导向套、调整挡铁组成。导向杆根部是一段用于调整挡铁位置的螺纹，工作时当压入装置上的限位开关发出信号，油缸停止举升，此时挡铁位置应与导向套下端面有0.5mm间隙。挡铁的作用就是当微动开关失灵后防止举升装置越程将工件顶翻。滑动工作台板与工作台面板之间采用滚动摩擦，如图7。在滑动工作台板上镶嵌着3列4排Φ30mm的钢珠。工作时，在工作台举升装置举升压入装置的过程中，压入装置会自动找正压装位置。在找正过程中滑动台板将随着工件在线体的定位位置前、后、左、右来回移动，找正后进入压装位置，将轴承准确压入到后轴短轴上。滑动台板的自动回正是在滑动工作台板周围安装了6个弹性挡块，挡块的弹簧力可通过调整圆螺母来整定（图8），调整范围单边15mm，弹性挡杆伸出的长短通过螺母来调整。滑动台板每次工作完成后由弹性挡块自动回正到调整后的初始位置。
　　4　后轴轴承压装机压装力的确定
　　压装力的大小与后轴短轴及轴承的材料、轴承内环壁厚、轴承压入深度、后轴短轴与轴承内环配合的Z大过盈量有关。轴承压入深度越长，压装时表面接触应力就越大，压装力也就越大。轴承内环与后轴短轴配合过盈量越大，那么轴承内环及短轴轴颈表面挤压变形也就越大，相对应的压装力也就越大。压装力还与摩擦因数有关，而摩擦因数是由许多因素决定的，如工件的材料、两配合面的粗糙度、有无润滑和润滑油的性质，所以在计算压装力时要把以上诸多因素考虑进去。经计算，Z大压装力为3906.38kg。 　　5　结束语
　　在后轴轴承压装机设计中，Z大的技术难点是如何解决后轴5~8mm的误差问题，而工作台随动机构就是解决误差问题的钥匙。
　　在运用随动机构时应注意以下两点：一是随动机构必须考虑随动后的自动回正；二是随动距离的大小应根据实际情况决定。如果随动距离设计小了，将不能满足工作的需求；如果随动距离设计大了，将给结构设计工作增加难度。一般来讲，随动距离能满足工作要求就可以。在后轴轴承压装机的压头改进中，虽然工件误差在5~8mm，但压头的随动量只有±5mm，单从表面上看好像满足不了误差的补偿，如果加上压头的浮动量8~10mm，那么就充分满足了5~8mm误差补偿量。