变速器壳体压装机设计方法

于成国

摘 要： 随着汽车行业的发展，对汽车关键部件稳定、快速、保证质量的装配十分重要。为了解决以往变速器装配流水线上轴承、油封或销套外圈手工装配效率低、劳动强度大等问题，在分析相关技术要求和参数及现场条件的基础上，设计出变速器壳体零件压装机，给出了变速器壳体零件压装机总体方案设计方法及注意事项。

关键词：变速器；压装机；壳体

随着汽车行业的发展，变速器壳体零件装配效率、装配质量、作业人员水平成为制约行业发展的重要因素，拥有高效率和高质量的自动化装配线才能适应现代化进程的要求。针对汽车变速器原有装配线中，手工装配劳动强度大、效率低等问题， 本文结合实际需求给出了变速器壳体压装机的设计方法及注意事项，市场应用前景广阔。

设备的功能

变速器壳体压装机的基本功能是将轴承、油封或销套压装到变速器前壳体和后壳体中。变速器线壳体压装机的压装内容主要分为三大类：油封压装（差速器油封和输入轴油封）、轴承压装（输入轴前轴承和輸出轴前轴承）和套类压装（定位销套和叉轴自润滑套）。有的手动变速器线壳体压装机要求有压力和位移监控，装配元件采用人工上料方式，属于半自动压装类设备，采用龙门式结构。半自动变速器壳体压装机如图1所示。

设备的设计

通常壳体压装都是通过几台设备完成，压装内容需要灵活调整，尽量使设备结构对称，工作内容均衡。

设备的主要部件包括：基础定位部分——床身和抬起定位装置；功能部分——插销装置、支撑装置和压装装置；辅助部分——润滑装置、防护、气动设备及电气设备。

（1）基础定位部分 包含床身和抬起定位装置。

1）床身是其他所有部件的安装基础，床身的主体是由上盖、底座和四个立柱组成，由钢板、型材等焊接而成。由于是压装类机床设备，需要保证精度与刚性，要慎重考虑机床基础的刚性。

2）抬起定位装置由气缸和四个导向组成，其功能是将工件抬起。

（2）功能部分。

1）插销装置。由于托盘的精度不能满足压装的要求，而多数的前壳和后壳在同一托盘上，所以设备配备有插销装置。托盘到位后，插销装置先插销将工件定位。插销装置由气缸、导向部分及销组成。插销装置作为一个独立部件，当销位置变化时，只需更改定位板上插销装置的安装位置即可。

2）支撑装置。变速器壳体是薄壁件，所以压装时工件不能受力，支撑装置的主要作用是在压装位置支撑工件，承受压装时的压装力。支撑装置主要由升降气缸、楔紧部分和楔紧气缸组成。考虑到支撑部位的深度，升降气缸采用无杆气缸，这样可以节省空间（节省了活塞杆的空间）。楔紧部分采用8°自锁角以及斜面对斜面的结构（针对退回困难考虑），支撑装置如图2所示。气缸活前端连接杆与楔紧块之间留有空间，有利于气缸将楔紧块拉回，楔紧块到位检测应通过检测楔铁的位置来判断，不能通过楔紧气缸的磁性开关判断，这样容易造成误判。

由于变速器壳体面积少，压装内容多，所以有的地方同时安装两套支撑装置比较困难，需要特殊的支撑装置，两个支撑点通过一个升降气缸完成，如图3所示。

3）压装装置。压装装置是设备完成功能的主要部件，由压装油缸、导向部分和压头组成。各组压装装置均配有位移和压力传感器，压头部分有工件有无检测装置（通过真空度检测），工件漏装时机床不起动，如图4所示。

压装力的计算

装配所需轴向压力是根据相配零件的材料、壁厚、形状、表面粗糙度和配合公差大小而定。压力机产生的压力应为计算所得的1.5～2倍。拆卸力要比压合力大10%～15%。

压合力的计算公式

P=πfdlp                                （1）

式中P——压入时的最大轴向压力（N）；

f——压入时的表面摩擦系数，通常取0.2左右，

或按表1选取；

d——配合表面的公称直径（mm）；

l——配合表面的长度（mm）；

p——过盈配合时，接触表面的压应力

（kg/mm2）。

过盈配合时，接触表面的压应力p

（2）

其中                 δ＝δT -1.2（RZ1+RZ2）                        （3）

（4）

（5）

δ——配合表面的计算过盈量（μm）；

δT——配合表面的实际过盈量，由选定的配合来决

定（μm）；

RZ1——被包容件（轴）表面的平面度平均高度

（μm），可按表2选取；

RZ2——包容件（套）表面的平面度平均高度（μm），

可按表2选取；

D——包容件（套）的外圆直径（mm）；

d0——被包容件（套）的内孔直径（mm）；

E1——被包容件（轴）的弹性模数，按表3选取

（kg/mm2）；

E2——包容件（套）的弹性模数，按表3选取

（kg/mm2）；

μ1——被包容件（轴）的柏松系数，按表3选取；

μ2——包容件（套）的柏松系数，按表3选取。

结语

本文基于现场的实际需求，大量的现场验证总结给出的上述设计思路及方法，实现了自动化作业，提高了自动化程度、装配效率和装配质量，降低了劳动力成本，经济效益和社会效益显著，市场前景广阔。同时为后续相关类似设备提供设计依据及参考。

参考文献：

[1] 刘培云，梁宝英，武熙，等.汽车变速器前壳体衬套自动压装机设计分析[J].机械设计与研究，2020（5）：189-192，197.

[2] 郑大维.变速器装配压装工艺研究[D].安徽：合肥工业大学，2010.

[3] 陈甦欣，李世乐，刘健，等. DCT差速器轴承外圈的压装分析[J].组合机床与自动化加工技术，2013（12）：115-118.