浅谈组合压头在轮毂轴承单元分装中的应用

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　　摘 要 文章根据其结构特点对现有工艺方案进行评估，分别从定位、装配方向、作业强度方面进行了分析和改进，最终实现轮毂总成装配质量提高、生产效率提高、工人劳动强度降低的效果。
　　关键词 轴承单元;轮毂总成分装;组合工装;装配工装设计;装配自动化
　　1 轮毂轴承单元简介
　　轮毂轴承是汽车的关键零部件之一，它的主要作用是承载重量和为轮毂的转动提供精确引导，轴承不仅承受轴向载荷，同时承受径向载荷。传统轮毂总成由两套圆锥滚子轴承（或球轴承）组合而成，轴承的安装、涂油、密封及游隙的调整在生产线进行，此结构装配困难、成本高、可靠性差。轮毂轴承单元将两套圆锥滚子轴承做在一体，具有组装性能好，可省略游隙调整、重量轻、结构紧凑、载荷容量大、为密封轴承事先装入润滑脂、省略外部轮毂密封及免于维护。
　　1.1 工装方案介绍
　　原工艺方案分装轮毂总成中，外侧油封压装工装的受力面、定位面、导向面，分别为三个面。内侧油封压装工装的受力面、定位面、导向面为两个面。
　　1.2 原工艺方案存在的缺点
　　劳动强度大，操作动作频繁。共计11个主要工步，工序节拍106s。其中，每1件轮毂总成，就有2个翻轮毂总成的工步。轮毂总成重量约39kg，人工劳动强度极大。
　　工艺可靠性差。压头均为手动浮动压头，自定位效果差。特别是外侧油封的压装，具有压装深度深，同时与轮毂、轴承内圈两个零件配合，对工装定位、导向的要求高，手动浮动压头可靠性不够[1]。
　　工艺经济性差。装配方向有Z向两个方向，来回切换装配方向，产生两次翻转轮毂总成，不利于现场作业，若为必要工序，是需要采用机械设备来完成才是合理的。单侧两台翻转设备，成本约6万元，双侧12万元。
　　2 新工艺方案简介
　　2.1 新工艺流程
　　新工艺方案分装轮毂总成。整个分装工序包含9个主要工步，和原工艺方案相比减少了2个工步（减少工步：轮毂翻转）。
　　2.2 工装方案介绍
　　组合工装由6类零件组成：导向销，定位轴套，定位销，弹簧，下压头，轴用弹性挡圈。组合工装从第1个工步开始使用，主要完成下测油封的压装，实现上下油封的同时压装，并且辅助完成下轴承外圈的压装。定位面、受力面、导向面为四个面。
　　2.3 压装动作说明
　　新工艺方案中，分装轮毂总成时，减少轮毂总成2次翻转。
　　组合工装与压机下缸配合，将轴承外圈压头套装在组合工装上，将下缸带组合工装退回到工作台以下。
　　放置轴承外圈：在轴承外圈压头上，推入轮毂，放置好上侧轴承外圈，上缸下行，用上压头下压，上压头与上轴承外圈套正;下缸上行到下压头承载面高出工作台，顶起轮毂，将上下两侧轴承外圈压装到位。
　　压装车轮螺栓。
　　退回下缸到工作台以下，拉出轮毂。
　　在下压头上放置油封到位，在定位轴套上放置下侧轴承内圈到位;装内圈密封圈。
　　推入轮毂，下缸上行，拖起轮毂，放置上侧轴承内圈，安装卡箍;
　　放置内侧油封及其油封压头，下缸上行至下压头承载面高出工作台，上缸下行同时压装内、外侧油封到位。
　　2.4 设计思路说明
　　（1）定位基准设计思路下压头5的面与压力机下缸配合，确保与设备连接精度，采用小间隙配合下压头5的面与定位轴套2的面配合，采用小间隙滑动配合，确保轴承内圈的定位和压装导向精度。导向销1连接下压头5和定位轴套2，其和下压头5为过盈配合，确保连接可靠。导向销1和定位轴套2为小间隙滑动配合，确保导向精度;并且采用两个导向销1，防止轴向滑动时发生径向转动。
　　（2）导向结构设计及密封压力处理将下侧轴承内圈套装在定位轴套台阶面上，轴承孔与定位轴套小间隙配合，将轴承和工装定位。压头上行至轴承内圈与轴承外圈接触的过程，通过轴承的内、外圈配套关系将輪毂导向，导向的空间尺寸较大，约10mm左右，操作性强。将轮毂托起后，定位精度可达到轴承自身配合精度，整体综合精度满足装配过程要求。定位轴套和下压头为滑动配合，在两个零件之间形成一个空腔，在压装过程中，两个零件对空腔有往复运动，不断重复压缩排气和扩张吸气，因为空气阻尼作用，动作响应较慢，影响压装节拍。最终采用在定位轴套上增加2个Φ6通气孔的设计，确保压装过程中，空腔与外界气压相通，消除空气阻尼作用。
　　（3）受力分析及弹性元件选用组合工装在空载上行过程中，因轮毂自重压缩弹簧，而导致定位轴套和下压头相对位移靠近。为确保在压头上行弹簧压缩过程中，油封不和轮毂安装油封孔口配合或接触，需确保弹簧压缩量小于下压头到油封安装孔口的距离，且有安全余量。
　　2.5 新工艺方案的优点
　　（1）工艺可行性、可靠性好下压头和压机下缸接口为小间隙配合，定位准确。下压头和定位轴套为滑动配合，导向性好。下缸上行过程中，轴承内圈与外圈导向结构利用轴承外圈锥面结构及其大角度锥角，导正功能远远优于普通工装的导向角设计。总之，工艺可行性、可靠性高于原方案。
　　（2）操作性强，劳动强度低相比原工艺方案，每1件轮毂总成，减少2个翻轮毂总成的工步，减少工序作业时间18s（原106s，现88s）;减轻劳动强度，将翻转转化为简单的推拉动作，翻转重量约为39kg，翻转次数为2次;消除了翻转磕碰的质量风险。
　　（3）体现了工艺的经济性，装配方向沿轮毂轴线两个方向来回切换装配方向，产生两次翻转轮毂总成，不利于现场作业，若为必要工序，是需要采用机械设备来完成才是合理的。两台翻转设备，成本约6万元。组合工装的应用，相对原计划的设备投入小得多，约1000元/套，单侧分装线，节约成本约5.9万元，双侧分装线，节约成本约11.8万元[2]。
　　3 结束语
　　在该例工艺改善中，有其工艺方案设计优点以及可以借鉴的设计思路或理念。工艺方案优点有如下四点：减少了装配方向，易于实现自动化;定位导向更准确，利于装配质量控制;工艺动作简单化，降低劳动强度，提升装配的可行性;作业效率提高，工艺动作有效整合、集中作业，符合精益生产理念。可借鉴设计思路或理念：装配工装设计，要考虑组合工装的设计和与借用工件导向、定位的方法，设法减少装配方向，使装配过程简单化;好的工艺方案设计要围绕提高效率、产生效益开展，践行工艺人员的天职——为效率而战。
　　参考文献
　　[1] 汪卫刚，王伟，闫金.组合压头在轮毂轴承单元分装中的应用[J].汽车实用技术，2017，（17）：184-187.
　　[2] 曲杰，胡焱松，徐梁.轮毂轴承轴铆合过程CAE分析及验证[J].机械设计与制造工程，2018，47（03）：70-76.
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