CN102151783A

CN102151783A - 一种汽车轮毂轴承单元旋压式铆合装配制造方法

Info

Publication number: CN102151783A
Application number: CN2011100739768A
Authority: CN
Inventors: 孟国飞; 肖耘亚; 黎桂华; 龙正英; 贾红玲; 吕建敏
Original assignee: SHAOGUAN SOUTHEAST BEARING CO Ltd
Current assignee: SHAOGUAN SOUTHEAST BEARING CO Ltd
Priority date: 2011-03-26
Filing date: 2011-03-26
Publication date: 2011-08-17

Abstract

本发明涉及一种汽车轮毂轴承单元旋压式铆合装配制造方法，先进行轮毂轴加工，再把外法兰、钢球、小内圈、轮毂轴按接近零游隙要求配套好，按一定的工序把轴承单元组装到铆接前的状态，然后把组装好的轴承单元放在铆接机床的工作台经旋压变形，最后进行检验。能极大地改善汽车轮毂轴承单元的装配质量，提高装配效率，使装配后的汽车轮毂轴承单元成为一个整体，并可对小内圈的轴向载荷（卡紧力）实现精确控制，大大提高轮毂轴承可靠性、安全性和使用寿命，且生产效率极高，可以达到20～30秒/个；依本发明所述的产品结构设计，能保证旋压铆合装配的顺利实施，并有效减少原材料的损耗，达到显著的节能省材的效果。

Description

一种汽车轮毂轴承单元旋压式铆合装配制造方法

技术领域

本发明属于汽车轮毂轴承单元装配技术领域，涉及一种轮毂轴的轴端外翻的汽车轮毂轴承单元旋压式铆合装配制造方法。

背景技术

传统设计的汽车轮毂轴承单元在装配时，两个内圈是用锁紧螺母牢固地连接在传动轴上的。这种方式所存在的缺点是：需要在装配的时候通过调定力矩扳手来扭螺母以控制轮毂单元的轴向卡紧力，由于单元中的零件存在制造误差而使卡紧力的控制不精确，预压量的波动较大，从而导致轴承的负游隙量偏离最优值而使轴承寿命下降，寿命离散度大大增加；在使用过程中，由于螺纹卡紧采用的螺纹防松结构可能因振动等因素而松动，从而导致预载荷卸载，严重时甚至失效，存在重大安全隐患。

发明内容

为克服上述的技术缺点，本发明提供一种高可靠性和高稳定性的汽车轮毂轴承单元旋压式铆合装配制造方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方法是：一种汽车轮毂轴承单元旋压式铆合装配制造方法，其工艺步骤是：

第一步是进行轮毂轴加工，为了节省材料和确保轴端翻边后能使径向尺寸压边并扣住小内圈端面，取B2>1.0mm，选取轮毂轴轴端铆前高出小内圈为H1；轴端凸缘的壁厚的取值与装配高H和轴端壁厚B的值有密切关系，H1=2～2.5B，为了防止轮毂轴轴端内孔与铆头干涉，外倒角C要取在2.5mm以上；

第二步为了确保轮毂轴轴端材料流动性及为了省材，小内圈的过渡圆角的圆弧半径R为2～3mm，α过渡角取10～15°，同时为了减少轴端在外翻的过程中轴向力及径向力对滚道的变形，要把小内圈的沟道到大头端的距离H2较常规内圈加长3～5mm，整个小内圈的最小壁厚B1至少要大过3mm；

第三步把外法兰、钢球、小内圈、轮毂轴按接近零游隙要求配套好，按一定的工序把轴承单元组装到铆接前的状态；

第四步把组装好的轴承单元放在铆接机床的工作台的压力传感器上，该铆接机床铆头在铆接的过程中是对轮毂轴轴端的一个局部区域施力并使其经旋压变形而外翻的过程，不会对轴承沟道、钢球造成冲击，并通过压力传感器对轴向铆装力进行实时测量，以实现精确控制，先按照零件的铆接尺寸要求设计并加工好铆头，当铆头装到铆接机上时，铆头轴线相对轴承轴线倾斜一个小的θ角，θ角为4～11°，并按如下的工艺参数进行旋压铆合装配：铆头旋转，转速为360～1000r/min，工作台或铆头作直线移动，使工件接近铆头，其中空行程为10mm后，转为工作进给，工进速度为1.5～2.0mm/s，确保材料在恢复弹性回弹前被继续施加压力，直至铆装的轴向压力达到调定的压力值后，工作台或铆头快速回退到起始位置，完成铆合装配，加工节拍控制在15～25秒，但是要确保无轴向进给旋压至少有0.5秒，才能保证消除材料的塑性回弹；

第五步对铆接外形进行检验：目测外观要求轴铆表面光滑平整，没有目测可见疲劳层和裂纹，先手动旋转轴承要达到旋转灵活，但又有预紧的手感，对凸缘端面到法兰安装面A的高度H进行测量要满足装配高度要求,同时平行差测量要保证在设计要求范围之内，并对轴承进行游隙测量确保轴向游隙是零或负游隙的预紧状态；

第六步对旋压式铆接装配轴承单元进行弯曲疲劳试验，要求经反复加载20万次后，轴承轴向游隙窜动增量要＜0.01mm，以满足试验要求；

第七步用材料试验机对轮毂轴加载180～250kN载荷，轮毂轴轴端旋压部位无变形或拉直，符合试验要求。

在所述第三步中，被铆的轮毂轴承单元包括法兰盘外圈、包含被铆轴端凸缘的轮毂轴、钢球、保持架、组合密封圈及防尘盖、小内圈，在法兰盘外圈上设有两列滚道，轮毂轴上设有一个滚道和用于安装小内圈的轴颈，小内圈过盈配合压入轮毂轴轴颈上，轮毂轴轴端高出小内圈大端面一定的值，轮毂轴轴端有一中空内孔，小内圈上设有一个滚道，法兰盘外圈的法兰面上有一个贯通内外的壁孔，该孔中安装有切割传感器，轮毂轴上装有切割传感器的齿圈，法兰盘外圈下端装有密封圈，连接盘是连接轮毂轴与称重传感器的过渡盘；在法兰盘外圈下面的滚道涂上指定的油脂，把组合好的钢球保持架放入法兰盘外圈下面的滚道里，压入密封圈，把上述组合好的零件放入轮毂轴上，把齿圈压入轮毂轴上，把组合好的钢球保持架放入法兰盘外圈上面的滚道处，在小内圈上涂上指定的油脂，把小内圈压入轮毂轴轴颈上，把组合好的密封圈及防尘盖压入法兰盘外圈及小内圈上，把轴承单元组装到铆接前的状态。

在所述第四步的旋压变形过程中，轮毂轴轴端变形分为三个阶段:第一阶段，铆头与轮毂轴轴端接触，把轮毂轴轴端旋撑开，变形开始；第二阶段，变形进一步扩展，轮毂轴沿径向扩展，与内圈倒角接触；第三阶段，铆头压力使小内圈载荷逐渐增大直至饱和，达到设定的压力值后铆头回退，旋压结束。

本发明的有益效果是：能极大地改善汽车轮毂轴承单元的装配质量，提高装配效率；采用本发明旋压式铆合装配工艺进行集成式汽车轮毂轴承单元的装配，使装配后的汽车轮毂轴承单元成为一个整体，不会因汽车的振动等因素发生变化，从而消除螺纹防松结构中可能的卸载隐患，并可对小内圈的轴向载荷（卡紧力）实现精确控制，大大提高轮毂轴承可靠性、安全性和使用寿命，且生产效率极高，可以达到20～30秒/个；依本发明所述的产品结构设计，能保证旋压铆合装配的顺利实施，并有效减少原材料的损耗，达到显著的节能省材的效果。

附图说明

图1是本发明所述的一种汽车轮毂轴承旋压式铆合装配示意图。

图2是图1中部分尺寸标注图。

图3是图2中的A处局部放大图。

图中：1－法兰盘外圈，2－钢球，3－小内圈，4－机床铆头，5－轮毂轴，6－凸缘，7－防尘盖，8－保持架，9-齿圈，10-切割传感器，11-密封圈，12-连接盘，13-称重传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

参见图1、图2和图3，一种汽车轮毂轴承单元旋压式铆合装配制造方法，被铆的轮毂轴承单元包括法兰盘外圈1、包含被铆轴端凸缘的轮毂轴5、钢球2、保持架8、组合密封圈及防尘盖7、小内圈3，在法兰盘外圈1上设有两列滚道，轮毂轴5上设有一个滚道和用于安装小内圈3的轴颈，小内圈3过盈配合压入轮毂轴5轴颈上，轮毂轴5轴端高出小内圈3大端面一定的值，轮毂轴5轴端有一中空内孔，小内圈3上设有一个滚道，法兰盘外圈1的法兰面上有一个贯通内外的壁孔，该孔中安装有切割传感器10，轮毂轴5上装有切割传感器10的齿圈9，法兰盘外圈1下端装有密封圈11，连接盘12是连接轮毂轴5与称重传感器13的过渡盘；在法兰盘外圈1下面的滚道涂上指定的油脂，把组合好的钢球保持架放入法兰盘外圈1下面的滚道里，压入密封圈11，把上述组合好的零件放入轮毂轴5上，把齿圈9压入轮毂轴5上，把组合好的钢球保持架放入法兰盘外圈1上面的滚道处，在小内圈3上涂上指定的油脂，把小内圈3压入轮毂轴5轴颈上，把组合好的密封圈及防尘盖7压入法兰盘外圈1及小内圈3上；其加工工艺步骤是：

第一步是进行轮毂轴5加工，为了节省材料和确保轴端翻边后能使径向尺寸压边并扣住小内圈3端面，取B2>1.0mm，选取轮毂轴5轴端铆前高出小内圈3为H1；轴端凸缘6的壁厚的取值与装配高H和轴端壁厚B的值有密切关系，H1=2～2.5B，为了防止轮毂轴5轴端内孔与铆头干涉，外倒角C要取在2.5mm以上；

第二步为了确保轮毂轴5轴端材料流动性及为了省材，小内圈3的过渡圆角的圆弧半径R为2～3mm,α过渡角取10～15°，同时为了减少轴端在外翻的过程中轴向力及径向力对滚道的变形，要把小内圈3的沟道到大头端的距离H2较常规内圈加长3～5mm，整个小内圈3的最小壁厚B1至少要大过3mm；

第三步把外法兰1、钢球2、小内圈3、轮毂轴5按接近零游隙要求配套好，按一定的工序把轴承单元组装到铆接前的状态，如图1所示；

第四步把组装好的轴承单元放在铆接机床的工作台的压力传感器13上，该铆接机床的铆头4在铆接的过程中是对轮毂轴5轴端的一个局部区域施力并使其经旋压变形而外翻的过程，不会对轴承沟道、钢球造成冲击，并通过压力传感器13对轴向铆装力进行实时测量，以实现精确控制，先按照零件的铆接尺寸要求设计并加工好铆头4，铆头4装到铆接机上时，铆头轴线相对轴承轴线倾斜一个小的θ角，θ角为4～11°，并按如下的工艺参数进行旋压铆合装配：铆头旋转，转速为360～1000r/min，工作台或铆头作直线移动，使工件接近铆头，其中空行程（快速）约10mm（取放产品方便）后，转为工作进给，工进速度为1.5～2.0mm/s，确保材料在恢复弹性回弹前被继续施加压力，直至铆装的轴向压力达到调定的压力值后，工作台或铆头快速回退到起始位置，完成铆合装配，加工节拍控制在15～25秒，但是要确保无轴向进给旋压至少有0.5秒，才能保证消除材料的塑性回弹；

在旋压过程中，轮毂轴5轴端变形分为三个阶段:第一阶段，铆头与轮毂轴5轴端接触，把轮毂轴轴端旋撑开，变形开始。第二阶段，变形进一步扩展，轮毂轴沿径向扩展，与内圈倒角接触。第三阶段，铆头压力使小内圈载荷逐渐增大直至饱和，达到设定的压力值后铆头回退，旋压结束。

第五步对铆接外形进行检验：目测外观要求轴铆表面光滑平整，没有目测可见疲劳层和裂纹，先手动旋转轴承要达到旋转灵活，但又有预紧的手感，对凸缘4端面到法兰安装面A的高度H进行测量要满足装配高度要求,同时平行差测量要保证在设计要求范围之内，并对轴承进行游隙测量确保轴向游隙是零或负游隙的预紧状态；

第六步对旋压式铆接装配轴承单元进行弯曲疲劳试验，要求经反复加载20万次后，轴承轴向游隙窜动增量要＜0.01mm，才算满足试验要求；

第七步用材料试验机对轮毂轴5加载180～250kN载荷，轮毂轴5轴端旋压部位无变形或拉直，符合试验要求。

本发明通过轮毂轴轴端的旋压成形，铆头轴线与工件轴线成一定的小角度图1所示，铆头与工件的接触是一个局部区域，在压力作用下接触点开始变形，使轴端产生塑性变形，从而把小内圈压紧；这种方式使车轮支架和车轮法兰不再是安装驱动轴之后才相互连接，而是经轮毂轴轴端铆接成为具有正常功能的轮毂轴承单元，大大减轻了轮毂轴承单元在汽车上的装配工作。采用旋压式轴铆合装配方式，对非驱动轮而言可直接去掉螺母；对驱动轮而言因为不再需要较大的拧紧力矩，可以使用轻型螺母将驱动轴固定在车轮法兰中，从而有助于减小轮毂单元的重量和尺寸，降低成本，使紧固部分更加紧凑，提高燃油经济性，而且在旋压过程中对轴向铆装力进行实时测量，从而对轴向载荷（卡紧力）实行精确控制，消除零件制造误差的影响，从而使预紧量的波动大大减少，保证每一个轮毂单元都在装配后获得最佳预紧量，这意味着可以大大提高轴承使用寿命；且由于铆合联接是不可逆装配，不会因使用过程中的振动等因素发生变化，从而消除螺纹防松结构中可能的卸载隐患，大大提高可靠性、安全性。

使用本发明能极大地改善汽车轮毂轴承单元的装配质量，提高装配效率；用该旋压式铆合装配工艺进行集成式汽车轮毂轴承单元的装配，使装配后的汽车轮毂轴承单元成为一个整体，不会因汽车的振动等因素发生变化，从而消除螺纹防松结构中可能的卸载隐患，并可对小内圈3的轴向载荷（卡紧力）实现精确控制，大大提高轮毂轴承可靠性、安全性和使用寿命，且生产效率极高，可以达到20～30秒/个；依上述的产品结构设计，能保证旋压铆合装配的顺利实施，并有效减少原材料的损耗，达到显著的节能省材的效果。

Claims

1.一种汽车轮毂轴承单元旋压式铆合装配制造方法，其特征在于工艺步骤是：

2.如权利要求1所述的汽车轮毂轴承单元旋压式铆合装配制造方法，其特征是：在所述第三步中，被铆的轮毂轴承单元包括法兰盘外圈、包含被铆轴端凸缘的轮毂轴、钢球、保持架、组合密封圈及防尘盖、小内圈，在法兰盘外圈上设有两列滚道，轮毂轴上设有一个滚道和用于安装小内圈的轴颈，小内圈过盈配合压入轮毂轴轴颈上，轮毂轴轴端高出小内圈大端面一定的值，轮毂轴轴端有一中空内孔，小内圈上设有一个滚道，法兰盘外圈的法兰面上有一个贯通内外的壁孔，该孔中安装有切割传感器，轮毂轴上装有切割传感器的齿圈，法兰盘外圈下端装有密封圈，连接盘是连接轮毂轴与称重传感器的过渡盘；在法兰盘外圈下面的滚道涂上指定的油脂，把组合好的钢球保持架放入法兰盘外圈下面的滚道里，压入密封圈，把上述组合好的零件放入轮毂轴上，把齿圈压入轮毂轴上，把组合好的钢球保持架放入法兰盘外圈上面的滚道处，在小内圈上涂上指定的油脂，把小内圈压入轮毂轴轴颈上，把组合好的密封圈及防尘盖压入法兰盘外圈及小内圈上，把轴承单元组装到铆接前的状态。

3.如权利要求1所述的汽车轮毂轴承单元旋压式铆合装配制造方法，其特征是：在所述第四步的旋压变形过程中，轮毂轴轴端变形分为三个阶段:第一阶段，铆头与轮毂轴轴端接触，把轮毂轴轴端旋撑开，变形开始；第二阶段，变形进一步扩展，轮毂轴沿径向扩展，与内圈倒角接触；第三阶段，铆头压力使小内圈载荷逐渐增大直至饱和，达到设定的压力值后铆头回退，旋压结束。