浅述压装技术在装载机工作装置轴套装配工序中的应用

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工程机械在国民经济建设方面发挥了重要的作用，其中主要产品有装载机、挖掘机、推土机、平地机等土石方作业的工程机械产品；有压路机、摊铺机、铣刨机等路面机械产品；其他还有运输设备的产品、桩工机械产品等。这些产品的作业构件有-个共同的特点，即通过铰接结构实现其运动副的功能，而铰接结构的组成，往往是由关节轴承、衬套，铰接销等构成，因此，研究其制造工艺的优化，对于行业的工艺技术进步，具有典型的代表性，有着普遍的推广价值。

1 典型工艺技术研究轴套类的装配工艺从其发展过程，基本上分为三大类 ：(1)锤击式装配。该种方法比较原始和传统，其其优点是采用铜锤进行装配，不需要复杂的辅助设备，便于在单件生产的装配作业，特别是工地现场的轴套类装配作业。其缺点是容易出现划伤衬套的内孔表面或销轴的外表面，需要有丰富的工作经验的操作人员操作，同时装配过程中对人体产生的噪音伤害无法避免，不适合大批量的装配作业；(2)冷法装配。该种方法需要采用液态氮，工业冰箱等辅助设备将轴类零件惊醒冷却，使其尺寸达到短时间收缩减小 ，即能够由常温下的过盈配合达到短时间内的过渡配合或者是动配合，实现装配操作。其优点是避免了锤击作业的噪音，装配质量容易保证。其缺点是存在着容易造成操作者冻伤的风险，由于冷冻时间较长，不易提高装配效率，实现生产线装配存在较大的难度，使用液态氮等化学介质进行冷冻 ，易造成环境污染，而采用工业冰箱冷冻，会造成能源的浪费，成本较高；(3)热法装配。该种方法是采用电阻丝感应加热等辅助装备，将轴承、套类零件加热，使其尺寸达到短时间膨胀扩大，即能够由常温下的过盈配合达到短时间内的过渡配合或者是动配合，实现装配操作。其优点是避免了锤击作业的噪音，装配品质容易保证，缺点是存在着容易造成操作者烫伤的风险，由于加热时间较长，不易提高装配效率，实现生产线装配存在较大的难度；采用电能源等，易造成能源方面的浪费，成本也较高。

(4)压装法装配。压装法装配是采用固定的立式台架，利用液压动力作为装配的动力源，将装配的轴承、衬套、销轴等零件装配到零部件中。压装法装配具有效率高 ，噪音小，人工劳动强度低的优势，适用于大批量的生产过程。基本形式有立式装配和卧式装配两种形式。

本文的研究改进是通过装载机工作装置的轴套压装工艺改进项 目，采用液压动力完成轴套的拉压工作，同时可实现压装机在压装轴套时三维方向的移位和平衡 ，同时通过应用板链线 自动移动方式 ，实现高效低耗的批量化流水线生产，达到采用四新”技术的应用，提高工厂的工艺技术的应用水平的目的。

2 压装技术在装载机的工作装置中应用2.1典型零部件的装配技术要求装载机工作装置的关键零部件动臂、摇臂轴套的装配等典型零部件的装配配合要求，如表 1所示。

收稿 日期 ：2013-05-02作者简介：李 昶(1955-)，男 ，辅福州人，工程师，大学，研究方向为：机械制造。

l85Equipment Manufacturing Technology No.8，2013表 1 轴套和装配孔的配合尺寸过盈量-览表名称 轴套外径尺寸 配合孔内径尺寸 配合 过盈量车架轴套 西l05(0.079，0.1 141 1o5(o.0.0541 过盈配合 0 025-0.1l4动臂钢套 (b85(o.071，0.106) 685(o.0.054、 过盈配合 O O17～O.106铲斗轴套 75(o 059，0.089) 675(0.0.0461 过盈配合 0 013-0.089摇臂轴套 4，1 30(0.063.0 1031 4，130(0，0.063) 过盈配合 0-0.1032.2改进前采用冷法(液态氦 )轴套装配工艺步骤工步 1：将轴套和动臂 /摇臂上的相应装配孔用毛巾擦拭干净；工步 2：将轴套放入液氮桶中，冷却至液氮不再沸腾为止(轴套温度约为-70 oC)；工步 3：把轴套从液氮桶中取出，操作者使用铜锤和装配工装快速地将轴套敲击打入装配孔中。

2.3改进前冷法装配存在的问题装配轴套的以上工艺方法被称为 冷装法”，整机产品在装配时除动臂、摇臂轴套外，还应用于副车架轴套、拉杆轴套等零件装配。该装配工艺方法存在以下问题 ：(1)轴套和装配孔均为过盈配合。在实际零部件加工过程中，为避免产生不合格品、同时减少加工切削量，轴套外径偏向尺寸上差，而配合孔内径偏向尺寸下差，导致部分轴套装配时出现过盈量偏大的问题，员工装配非常费力才能将轴套敲击打人配合孔 ，甚至轴套装不进孔中。

(2)冷却介质为液氮，使用量较大，统计两年的年装配用液氮成本，如表 2所示。

表 2 2008年 -2009年工厂液氦使用成本汇总-览表水线作业方式。

2.5改进前后两种方案对比分析改进前后的两种方案对比分析如表 3所示。

表 3 改进前的液氮冷法装配与改进后的液压压装法效果对比分析表年度 年产量(台) 液氦使用量(吨) 液氨单价(元 /吨) 液氮成本(元) 动臂装配液氮成本(元：2008拄 23 889 340 3 2 547 866 744lO 78O o69 692009 25 330 360 8 2 222 22 801 837 24 721 653 52注：动臂、摇臂装配液氮成本预计为液氮总成本的90%(液氮还用于副车架轴套、轴承外圈等零部件装配 )(3)液氮属于极易气化挥发的液体，不易保存，使用过程中浪费量大。

(4)液氮属于低温液体，员工使用过程中如防护不当将可能造成冷冻伤害。

(5)改进前装载机丁作装置动臂、摇臂轴套装配采用地摊式”作业方式，占地面积较大，难以实现流水线装配。

2.4压装法工艺改进思路通过对不同的轴套装配方法进行对比分析，发现了液压式的装配轴套的工艺方法具有较多的优点：(1)用液压压装轴套的方式取代 液氮低温冷冻轴套，人T铜锤敲击装配”的工艺方法，降低生产成本；(2)场地占用面积较小；(3)装配时的噪音较小；(4)易将轴套装配地摊式”作业方式改进为流186T步号 改进前作业说明 时间(秒) 改进后作业说明 时问(秒]钢套放人液氮罐内冷冻，从液氮 2加 吊动臂连同摇臂总成上流水线J-作台 放钢罐内取钢套放在动臂工作台上 套、密封环、钢套工装在流水线工作台上 200使用铜锤将钢套定位工装敲人 放人钢套及钢套工装。推钢套压装机头对3 动臂销孔内使得钢套定位 60 准穿人动臂销孔内 60销孔两端敲人密封圈 启动压装机按钮，将钢套回拉入销孔内定 30 90位，压装机退出后在销孔两端装人密封环5 吊动臂总成上过跨小车，人工 l80 启动流水线按钮，将动臂总成通过板链线 0推动过跨小车至主线旁 自动移动至主线旁总计 470 3S03 改进方案设计与实施3.1工艺设备设计与改进设计制造动臂运送板链线及动臂轴套压装液压装置，实现在流水线拉装动臂轴套。运送板链线及液压装置采用电机驱动。运送板链线主要包含：驱动装置、双行板式链、电控系统 、固定钢架、头轮总成 、张紧装置。液压装置主要包含：液压站 1套、专用压装机 2套、装配夹具 2套、吊装支架 2套。

3.2作业方式改进取消目前铺设在地面上的摇臂、动臂两条装配架，输送小车线改为动力运送板链线 ；板链两侧分别为摇臂、动臂及专用动输架停放线，动臂进料后由行车将放置动输架的动臂吊上板链线上，同时吊上摇臂在合套区与动臂进行组装，装配完毕在下-位置轴套拉装区拉装轴套，轴套装配完毕后，操作员工按动电钮即可移动动臂组件至主线旁。液压拉装轴套专用压装机定置在运送板链线两侧。操作员工为2人，每人负责流水线 1侧，相互配合进行操作。

3.3生产节拍计算运送板链线生产节拍 吊装摇臂的操作时间 拉装轴套的时间装配密封圈的时间 准备时间。完成整个动臂总成装配操作约耗时6分钟，低于主线 8分钟的生产节拍，满足要求。

3.4设计方案要点分析与实施(1)装配工艺流程分析与设计工步 1：吊动臂连同摇臂总成上流水线工作台。

工步3：推钢套压装机头对准穿人动臂销孔内，放人钢套及钢套工装。启动压装机按钮，将钢套回拉入销孑L内定位，去钢套工装，钢套压装机从销孔内退出。

工步4：销孔两端装入密封环，完成全部钢套、密封环装配后 ，启动流水线按钮，将动臂总成移动至主线旁。

《装备制造技术)2013年第8期(2)悬臂式压装机方案设计与实施压装机由立柱、KBK轨道系统、平衡器、拉压油缸和拉压夹具等组成。采用液压动力完成轴套的拉压工作 ，同时可实现压装机在压装轴套时i维方向的移位和平衡。

3.5悬臂式压装机详细方案设计(1)液压系统设计注意事项压装机的动作是靠油缸的伸缩来实现的。油缸应保证产生足够的作用力克服作业时的各种作业阻力。

液压系统的压力是液压系统的-个最基本的参数，它决定了使用中的经济性和可靠性，是选择和设计液压元件的主要依据之-。系统压力选择合理与否将直接影响到液压传动装置工作性能好坏、体积和重量的大校在传递相同功率的情况下，若压力低，则必须增加流量，这将导致液压元件尺寸的增加；若采用高压，则流量可以减少，液压元件尺寸相对就小，但对工艺、材质和密封等有较高的要求(甚至反而增大整个装置的重量1。因此，选择的系统压力必须适当。

(2)安全措施压装机可用于拉压 (轴套放在活塞杆上后回拉 )，亦可用于压装((轴套放在活塞杆上后前压)，但拉压方式阻碍操作者视线，有时须手扶开口垫片来保证轴套定位，当操纵压装机启动按钮动作不协调时会产生安全事故，因此为保证操作者工作安全必须设计制定有效安全操作方式，-是在操作规程上不允许拉压方式，二是采取双按钮方式，无论操作员工何种方式作业，启动压装机时两手始终在按钮位置，有效避免因误操作而带来的安全事故隐患。

(3)工装验证改进动臂钢套液压拉装钢套必须符合定位准确，迅速拆装的要求，但由于原压装机工装存在下列问题：- 是，钢套装入原工装进行压装时钢套(浮动)无法定位。问题产生的原因是设计工装时未考虑压装机悬挂梁上而工装与钢套无定位台阶，则钢套与压装机拉轴尺寸相差很大产生浮动。

二是 ，钢套压人动臂后因原工装不对在动臂销孑L内中仍无法定位。问题产生的原因是设计工装时未考虑钢套在销孔内的正确位置及密封圈的安装尺寸。

当工装与钢套放人压装机拉轴时，因工装与钢套无定位台阶，则钢套与压装机拉轴尺寸相差很大产生浮动，须手持钢套找正工装和动臂销孑L的位置进行拉装，同时钢套压人动臂后因原工装台阶不对，钢套在动臂中仍无法定位，必须采用原轴套定位工装重新敲击找正 ，整个过程耗时 放人(2秒 )找正(4秒 )拉装(3秒 )找正(4秒 )13秒 ，设计过程耗时 放入(2秒)拉装(3秒)5秒，完成率 设计过程耗时 /整个过程耗时 5/130.395，既整个装配过程仅完成实际过程的 40%左右，60%左右的时间被耗费在找正时间上。

以上分析可以看出，当对钢套工装进行改进后，可去掉两个找正环节，达到 100%实现压装机的设计目标值。通过实施对动臂钢套压装机工装改进方案，每件动臂钢套的拉伸时间 100%达到了 5秒 /件理论设计值。

图 1 装载机摇臂压装轴套安全操作示范图4 结束语采用液压悬臂压装机代替液氮冷法装配工艺，避免了动臂及摇臂大面积摆放在吊运过程中的不安全因素，由于液压压装方式取代了人工铜锤敲击方式，现场噪声将大幅下降，有利于操作者身心降及提高工作效率，降低作业者的劳动强度，在员工的职业降、安全、环保方面得到大幅提升。取消液氮冷法装配工以后，避免了可能造成对人体的冷冻伤害，地摊式”作业方式改进为流水作业方式，作业效率提高了50%，年节省液氮的消耗成本，扣除设备投入的投资成本 ，年可 以获得收益在 30万元 以上 。

通过此项 目的研究与应用实践 ，完全达到项 目策划方案预期效果，该项目结束了装载机行业工作装置三十年来液氮冷法装配”落后作业的历史 ，工厂实现了流水线批量生产，近几年在整个行业中成熟推广应用，如副车架轴套 、拉杆轴套等凡是液氮装配方式都在此基础上进行了全面改进，取得了巨大的综合经济效益，同时此项目的成功经验可以借鉴推广应用在挖掘机 、起重机等工程机械产品的销轴套装配工艺中，为我国机械产品装配工艺技术进步发挥很大的作用。 (下转第 1 95页)187《装备制造技术>20J3年第 8期3 结束语由上述可知，减振器的阻尼特性受许多因素的影响，且各个因素对减振器各有不同的影响，所以在以后的减振器的设计过程中，我们要充分考虑这些因素的影响，对设计过程中的各个参数变量进行优化设计，设计出最优阻尼特性的减振器。