差速器装配中压入设备的浮动结构设计

陈 波

（上海ABB工程有限公司动力总成部门，上海201319）

0 引言

在差速器装配中，需完成压入工序的有圆锥滚子轴承内外圈、主动锥齿轮油封、输出轴等装配元件。这些装配元件是否压装到位对随后的工序有很大的影响，如圆锥滚子轴承外圈压入后要求宽端面和壳体之间的间隙小于0.03mm，超出该值会使主、被动锥齿轮之间的啮合间隙值不合格；而油封如压装不到位，则会产生渗油、漏油现象。在最近参与的1条全新的半自动差速器装配线中，笔者设计了多台以压入为工艺内容的装配设备，在这些设备的设计中，有2种浮动结构可以比较经济地消除装配元件和装配主体件之间的偏心和倾斜，对于装配的产品最终能符合设计技术要求起到了关键作用。

1 装配元件与装配主体件之间保持相对浮动的重要性

当装配元件1被压入装配主体件2的孔内时，由于制造和装配误差的累计，总会使装配元件与装配主体件产生相对位置的偏移（图1）。如果在这样的状态下强行压入装配元件，不仅会使压入力显著上升，还会刮损主体件并导致安装不到位，使装配质量下降，影响产品的使用。虽然可以通过提高压入设备的制造精度和装配定位精度，来控制偏移在一定的允许范围内，但与之配合的装配零件定位部分的公差也需要相应提高，不仅需要付出较高的经济代价，且给产品质量控制带来了一定的风险。为了平稳压入，装配元件与装配主体件之间的相对浮动是非常有必要的。

图1 压入位置偏移示意图

2 浮动结构和工作原理

2.1 装配主体件固定侧浮动结构

在圆锥滚子轴承外圈压入设备设计中，由于需要解决轴承外圈的定位、压入导向和承受轴向载荷等问题，所以浮动由差速器外壳孔产生，作为装配主体件的差速器外壳在浮动支撑板上定位并夹紧，轴承外圈固定在压头上，外壳在压入设备上的定位如图2所示。具体工作原理如图3所示，浮动支撑板通过4组导套和导向轴连接到固定支撑板上，导套与浮动板之间为过盈配合，但为防止使用中松脱另用台阶螺丝固定。导套和导向轴之间的单边间隙为0.40～0.45mm，这样可以使浮动板能相对固定板作微量的移动，补偿轴承外圈和外壳之间的相对偏心和偏斜，使得外圈能顺利压入。浮动板与固定板之间还有4组弹簧1和双头螺杆调节二者之间的初始间隙，初始间隙的设计值为1mm，设计浮动范围为±1mm。弹簧1和2的弹性系数均为29.4N／mm，在初始间隙为1mm的状态下，弹簧1的变形量为4mm，承受的载荷为117.6N，4组弹簧共承受470N的载荷，作用在浮动板上，可以使轴承压入过程中浮动支撑板的移动不至于过快而导致外壳产生倾斜，在压入完成后能迅速使浮动支撑板回复原位。弹簧2的作用是防止调节螺母松动。

图2 外壳在浮动支撑板上的定位示意图

图3 浮动支撑板工作原理

2.2 装配元件固定侧浮动结构

图4所示为主动锥齿轮油封的浮动压头的工作原理，差速器外壳固定在浮动支撑板上，以主动锥齿轮工艺孔为定位基准，压头前端的磁铁吸住油封的内圈，压入差速器壳体的孔内。由于油封的外圈为橡胶，设计公差较大，仅依靠外壳产生浮动不足以消除二者之间的倾斜偏差，考虑到油封的压入力较轴承外圈要小很多，所以油封固定侧也可采用浮动结构。该结构消除倾斜的能力取决于推力球面轴承的调心范围，在实际应用中选取SKF公司的GX30F，该轴承调心范围α＝5°，在该范围内是球面与支撑面上的聚四氟乙烯层之间的摩擦，在应用该轴承时需防止球面滑动超出该范围。GX30F可承受的轴向额定动态载荷为95kN，相对油封压入的力，安全系数相当高。推力球面轴承结构如图5所示。

推力球面轴承在压入设备中的安装方式如图6所示，轴承轴与轴承球面内径的配合为间隙配合。橡胶减振器起到了减缓调心过程中的移动和使压头工作后复位的作用。

图4 浮动压头工作原理

图5 推力球面轴承结构

图6 推力球面轴承安装方式示意图

3 结语

在压入设备投入生产后，这2种结构都发挥了很好的效果，保证了产品的顺利生产。但二者之间各有优缺点，利用推力球面轴承设计的浮动结构可以消除相对倾斜的偏差，而且结构紧凑，但其不能解决水平方向装配元件与装配主体件中心线的偏移问题。导向轴和导套成组使用可以解决偏心和倾斜2个方面的偏差，但因为需要考虑到承受不同方向的载荷，结构相对较大，不适用于空间较小的场所。因此，需要实际分析装配元件与装配主体件的特点以及二者间的配合关系，才能作出合理的选择。

［1］朱耀祥，浦林祥.现代夹具设计手册［M］.北京：机械工业出版社，2009