蔣信芳

（廣東省南方高級技工學校，廣東（dōng）韶關　512023）

　　【摘　要】本文通過對軸承密封圈防塵蓋的用途及作用的研究，本作（zuò）簡單實用的原（yuán）則對現有壓裝（zhuāng）防塵（chén）蓋的工裝模具進行（háng）改進，設計出一套簡單實用的、專用的裝配模具，此模具的設計內容主要（yào）有定位元件，裝夾機構及裝配模具（jù）的設計，該模具在實際應用中（zhōng），既保證了產品的加工精度，降低產（chǎn）品的不良率，又極大地提高（gāo）了生產效率，更（gèng）實用於裝（zhuāng）配生產線，降低了（le）工人（rén）的勞動強度。

　　【關鍵詞（cí）】密封圈（quān）；防塵蓋；定位；裝配模具；設計
　　0　引言
　　隨著汽車（chē）輪轂軸承的防水、防塵的要求越來越高，並（bìng）且帶防塵蓋軸承比普通軸承壽命提高了很多，現在所有的汽車生（shēng）產廠家需要帶防塵蓋的軸承越來越多。隨著產量的增（zēng）加，以前壓密封圈防塵蓋的模具（見（jiàn）圖1）不能滿足生產需要，又由於定位不準，部分防塵（chén）蓋被壓（yā）壞，壓進密封槽的防（fáng）塵蓋很難返工。一次客戶要求（qiú）車間在一周內交（jiāo）1萬套帶防塵蓋的軸承。為了提高生產效率和裝配質量，要設計出一套裝（zhuāng）密封（fēng）圈防塵蓋專用模具，此（cǐ）模具應結構簡潔巧（qiǎo）妙，生產不太複雜。

　　1　現狀
　　防塵蓋是個環形罩，通常由薄金屬板衝壓而成，固定在軸承的一個套（tào）圈或墊圈上，並朝另一套圈或墊圈延伸，遮住軸承內部空（kōng）間，但不（bú）與（yǔ）另一套圈或墊圈接觸。我們是將密封圈和（hé）防塵蓋組合，用現有的壓裝模具（見圖1）壓密封圈和（hé）防塵蓋時，由於工（gōng）裝的定（dìng）位比較差，導（dǎo）致部分防塵蓋（gài）不能順利壓入外圈密封槽擋邊。這時候密封圈和防塵蓋都（dōu）會被損壞。並（bìng）且，防（fáng）塵蓋壓入深度與模（mó）具的（de）精度和軸承外圈擋邊的質量有關，常常會出現套蓋和鬆蓋現象。為了防止套蓋和鬆蓋的不合格品流入客戶手中，所以還（hái）要設置一道人工檢驗防塵蓋工序。對於不合格品，需要撬（qiào）出不合格的防塵蓋重新返工，檢驗合格後，才（cái）能發給客戶（hù）。然而撬出來的密封圈和防塵蓋都無法再次使用。這樣不但浪費了密封圈和（hé）防塵（chén）蓋，而且還增加（jiā）了工人的勞動強度。
　　2　原因分析
　　由於軸承（chéng）套圈經過熱處理（淬火、回火（huǒ））後，外圈的擋邊尺寸都有不同程度的脹大。又因（yīn）外圈的擋邊軸向尺寸加工時，車加工是一端定位，夾外徑車外圈（quān）擋邊，而端麵軟磨和（hé）淬火後磨削端麵均為雙端麵（miàn）磨削（xuē），這樣會相對存（cún）在外圈兩端（duān）麵到密封槽底深淺不一致情況。所以套圈兩（liǎng）端麵到壓防塵蓋時（shí）由於間隙過大，超過壓蓋胎（tāi）漲量極限，造成防塵蓋不能鎖死，形成鬆蓋以致達不到裝配質量，從而影響軸承的整體使用壽命。為了解決此類問題，避免套蓋（gài）、鬆蓋，壓裝不合格造成不必要的浪費，特對現有的工（gōng）裝進行改進。
　　3　解決方法
　　3.1對所裝防塵蓋軸承外圈擋邊尺寸進行分析
　　由於軸承外圈經過熱處理（淬火、回火）後出現兩端脹縮不一引起變形，而變形量沒有規律。有的外圈擋邊尺寸增大，有的變化不大。並且套圈兩端的變形量也不同，形（xíng）成（chéng）淬火錐度。我們研究軸承外圈擋邊熱（rè）處理後變形情況，抽查不同型號的套圈各500件進行分析，發現外圈擋邊厚度和擋邊直徑不同，熱（rè）處理後，擋邊直徑變形量也有所不同，並且平均錐度也不同（tóng）。所以設計壓防塵蓋（gài）模具時應考慮（lǜ）這些（xiē）綜合因素。
　　3.2設計模具方案
　　3.2.1軸承的定位
　　經分析現有的壓裝模具產生不合格品（pǐn）的原因在於（yú），密封圈和防塵蓋組合體沒有定位，壓裝時，組合體容易斜，導（dǎo）致組合體壓入大部分，少部分受擠壓變形，翹出軸承端麵。為了順利把密封圈和防塵蓋組合體（tǐ）壓入軸承裏，首先應考慮半成品軸承的定位。裝防塵蓋時，由（yóu）於（yú）軸承內圈內徑尺寸已為成（chéng）品尺寸，所以用內圈定位方式能滿足軸承定位需求。因而隻要保（bǎo）證（zhèng）模具的中心線與軸（zhóu）承套圈端麵垂直，減少垂直（zhí）度誤差和基準（zhǔn）位移（yí）誤差等問題，故而（ér）工作的（de）六個自由度不需完全限製，隻限製工件沿（yán）x軸（zhóu）、y軸方向的移動和轉動以及z方向上（shàng）的移動。根據此（cǐ）理念，設計軸承定位模。
　　3.2.2密封圈和防塵（chén）蓋組合體的定（dìng）位
　　軸承有了定位裝置，那密（mì）封圈和防塵蓋的組合體還需要定位裝置，這是為了使密封圈和防塵蓋組合體能順（shùn）利進入軸承外圈擋邊，應先將防塵蓋組合體放在一個定位模具上，限製防（fáng）塵蓋組合體的移動。也隻是（shì）限製工件（jiàn）沿x軸、y軸方向的移動和轉（zhuǎn）動以及z方向上的移動。根據此理念（niàn），設計密封圈和（hé）防塵蓋組合體的定（dìng）位（wèi）模（以下簡稱防塵蓋定位模）。
　　3.2.3防塵蓋限位模的確定
　　根據圖紙要求，防塵蓋壓入軸承後（hòu），防塵（chén）蓋的端麵應與軸承外圈端麵距離差為0.2～0.25mm，這時壓入防塵蓋的關鍵。壓得太深，防塵蓋與保持（chí）架上（shàng）端麵發生幹涉，形成套蓋，影響軸承的（de）使用性能。壓（yā）得（dé）太淺（qiǎn），防（fáng）塵（chén）蓋端麵超出（chū）軸承外圈端麵，軸承（chéng）裝入軸承座後，防塵蓋與軸承座發生（shēng）幹涉。並且不能不（bú）滿足（zú）軸承圖紙（zhǐ）的要求，也可能導致鬆蓋（gài）。根據此理念，設計防塵蓋限位模。就是壓裝防塵蓋時，軸承和防塵（chén）蓋在壓力機的作用下（xià），密封圈和（hé）防塵蓋組合體進入軸（zhóu）承密封槽。當（dāng）軸承外圈（quān）端麵與防塵蓋（gài）限位模接（jiē）觸時（shí），說明（míng）防塵蓋以到達（dá）理想的外置。所（suǒ）以此模具主要是限製壓裝密封圈和防塵（chén）蓋組合（hé）體時，防塵蓋要壓到規（guī）定的位置，從而滿足工藝要（yào）求。
　　3.2.4緩衝裝置
　　由於壓蓋過程中存在（zài）以下問題：（1）軸承均在同一平（píng）麵內，壓力機調整（zhěng）到固定位置（zhì），閉（bì）合高度不變。（2）由於外圈擋邊尺寸熱處理淬火後兩麵（miàn）漲縮量不一致，先冷卻的一麵尺寸小，後冷卻的一麵尺寸大，使兩（liǎng）麵擋邊大小不統（tǒng）一。又因擋邊軸向尺寸加工，車加工是一端定位，夾外徑車外（wài）圈擋邊，而端麵軟磨和淬火後端麵磨削（xuē）均為雙端麵磨削，這樣會相對存在外圈兩端麵到（dào）密封槽底深淺不（bú）一致（zhì）情況（kuàng）。防塵蓋（gài）和軸（zhóu）承被壓力機壓到防塵蓋限位模位置時（shí），無法再往下壓，這時，壓力機抬起。要使軸承脫離密封圈和防塵蓋的定位模，我們還（hái）要給軸承定位模增添緩衝裝置彈簧（huáng）。彈簧（huáng）將軸承定位模（mó）頂起，軸承脫離密封圈和防塵蓋的定位模。
　　3.2.5壓蓋（gài）模底座（zuò）
　　要把軸承定位模、防塵蓋定（dìng）位模、防塵蓋限（xiàn）位模、緩衝裝（zhuāng）置固定組合在一起，需要壓蓋模底座（zuò）和螺釘。壓蓋底座主（zhǔ）要起固定（dìng）作用。
　　3.3模具材料
　　軸承定位模，防塵蓋定位模，防塵（chén）蓋限位模和壓蓋模底座的材料都用GCr15。

　　3.4工作原理軸（zhóu）承壓蓋模的設計要點和工作原理
　　把軸承定（dìng）位模、防塵蓋定（dìng）位模、防塵蓋限位模、彈簧、壓（yā）蓋模底座用螺釘組裝成組合模具（見圖2）。

　　（1）該壓蓋模主要組成：由1軸承定位模、2防塵蓋定位模、3防塵蓋（gài）限（xiàn）位模、4壓（yā）蓋（gài）模底座、緩衝裝置等五部分組成，各部分之間通過螺釘連接。
　　（2）設（shè）計要點：防塵（chén）蓋定位模2的上端麵比防塵蓋的（de）內徑略大，比防（fáng）塵蓋的外徑略小，以保證防塵蓋可以順利（lì）壓入軸承（chéng）而不損傷軸承和模具（jù）。根據防塵蓋（gài）壓入軸承（chéng）的深度（dù）要求，按照軸承成品圖（tú）紙的要求（qiú）為0.2mm，組合模具加工時通過（guò）磨3防塵蓋限位模的上端麵，使（shǐ）之比2防塵蓋定位模的上端麵低0.2～0.25mm，可通過（guò）試壓（yā）防塵蓋確（què）定是否符合要求。合格後（hòu）用螺釘將防塵蓋定位模2和防塵（chén）蓋限位模3鎖死。
　　（3）工作原理（lǐ）：將防塵蓋（gài）放在2防塵（chén）蓋定位模上，通（tōng）過1軸承定位模定心，再將軸承套在軸承定位（wèi）模1上的軸承定心軸上，壓力機壓（yā）軸承，使（shǐ）軸承和1軸承定位模受力向下移動，當軸承（chéng）外（wài）圈（quān）端（duān）麵壓到防塵（chén）蓋限位模3的端麵時，防塵蓋壓到位，壓力機抬起，1軸承定位模在緩衝裝置彈簧的作用下，向上（shàng）移動，將壓好（hǎo）防塵蓋的軸承頂起，這時取下軸承，完成一個防塵蓋的壓裝。
　　4　效果分析
　　4.1質量（liàng）方麵

　　4.2工作效率
　　4.2.1壓（yā）防塵蓋速度
　　用原模具一名熟練（liàn）工人壓防塵（chén）蓋2件（jiàn）/分，而隻有70%左右合格，套蓋和鬆蓋一定靠（kào）人工轉動（dòng）防塵蓋，檢驗出不合格品。不合格的30%還要靠工人手工撬出，改進模（mó）具後壓防塵蓋5件/分，平（píng）均效率提（tí）高了150%，試（shì）壓確定後，沒有不合格的（de）成品，這樣也省去手工檢驗（yàn）防塵（chén）蓋的工序。
　　4.2.2勞動強度
　　原模具壓防塵蓋後，由於合格率低，需要手工撬出，長期重複此動作，勞動（dòng）強度很大，會使人腰酸肩痛。並且（qiě）用手工檢驗鬆蓋、套（tào）蓋現象，也是很（hěn）多的勞（láo）動強（qiáng）度。改進後，需3個步驟：將密封圈和防塵（chén）蓋的組合體放入防塵蓋定位模→再將軸承放在軸承定位模上→開動壓力機將軸承壓下，產品合格。工（gōng）人可以在輕鬆的（de）操作（zuò）下，提高效率。
　　4.3經濟效益
　　以10000套軸承計算，用原模具，不合格率30%，造成約（yuē）4000套密封圈和防塵蓋不合格，直接經濟損失約10000元（yuán），導（dǎo）致軸承成本增大。模具改進後沒有返工，並省了一道檢驗工序，節約人工（gōng）費，水電費約（yuē）5000元（yuán）。本廠每月接壓防塵蓋軸承20000套左右的合（hé）同單，全（quán）年共20多萬，直接經濟節約30多萬（wàn）元，降低了軸承的成本。
　　5後期（qī）改進
　　隨著要求裝防塵蓋軸承越來越多，我（wǒ）們利用將新兩套模具（jù），再加上夾料機（jī）構和自動翻轉裝置，把它們裝在裝配（pèi）自（zì）動生產線（xiàn）上，工人隻需要（yào）把密封圈和防塵（chén）蓋的組合體放在防塵蓋定位模上即可。這樣進一步減（jiǎn）少了勞動強度，更提高了生產效率。
　　6　結束語
　　在自（zì）動化的現（xiàn）代工業化生產中，隻有不斷（duàn）改進產品質量，提高生產效率，降低勞動（dòng）強度，降低人（rén）力資源，才能在競爭中取得優勢地位。後來我們（men）將此防塵蓋壓模裝在裝配生產線上，更提高（gāo）了（le）生（shēng）產（chǎn）效率，降低了工人（rén）勞動強（qiáng）度，還節約人力（lì），創造了經濟效益，對提高裝配效率由重大意義。
　　【參考文（wén）獻（xiàn）】
　　[1]夏新濤.滾動軸（zhóu）承製（zhì）造工（gōng）藝學[M].機械工業出版社.
　　[2]李慶（qìng）壽.機床夾具（jù）設計[M].機械工業出版社.
　　[3]汪星橋.機械設計手冊[M].機械工業出版社.
　　[4]湯習成.機械製造工藝學（xué）[M].中國勞（láo）動社會保障出版社.

來源：《科技視界（jiè）》2015年第11期