轮毂轴承单元游隙控制方法的研究与流程

本发明涉及轮毂轴承单元技术领域，具体涉及一种轮毂轴承单元游隙控制方法的研究。

背景技术：

目前市场上使用轮毂轴承单元的车型较多，其中第三代轮毂轴承单元应用最多，第三代轮毂轴承单元采用了预紧技术，具有预置载荷、密封可靠、拆卸方便、承载能力大、集成度高等优点。进一步实现了多功能集成化、单元化、小型轻量化。但由于国内轮毂轴承单元技术应用较晚，工艺水平虽然已经成熟，但还存在工序多、合套率低、轴承整体形位精度不高等缺点。从而影响生产效率及产品可靠性。

轴承游隙是轴承滚动体与轴承内外圈壳体之间的间隙。所谓轴承游隙，即指轴承在未安装于轴或轴承箱时，将其内圈或外圈的一方固定，然后使轴承游隙未被固定的一方做径向或轴向移动时的移动量。根据移动方向，可分为径向游隙和轴向游隙。运转时的游隙（称做工作游隙）的大小对轴承的滚动疲劳寿命、温升、噪声、振动等性能有影响。

汽车轮毂轴承单元在运动过程中都需要有一定游隙，而这项要求对汽车运行非常重要，也是汽车轮毂轴承的重要性能指标之一。所以汽车轮毂轴承单元制造厂在零件组装时必须进行对相关零件进行严格的检测，经过严格计算的，使其到达最佳游隙。现有的作业都采用人工手动测量，靠人工计算试配，主要存在以下问题：1.由于是靠人工用手动测量，所以作业的效率很低；2.由于靠人工用手测量，测量的散差特别大，游隙无法得到很好的控制；3.用手工游隙配套作业无法实现汽车轮毂轴承单元装配的自动化。

技术实现要素：

本发明主要解决现有技术中存在工序多、合套率低、轴承整体形位精度不高、游隙大、噪音响和使用寿命短的不足，提供了一种轮毂轴承单元游隙控制方法的研究，具有结构紧凑、装配稳定性好、安全可靠、工序优化、效率高、游隙小和使用寿命长优点。解决了运转时的游隙对轴承的滚动疲劳寿命、温升、噪声、振动等性能有影响的问题。提高了产品性能，优化了生产工艺，节约了生产成本。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种轮毂轴承单元游隙控制方法的研究，包括如下操作步骤：

第一步：将圆钢料进行锻件并且初步加工内圈、外圈法兰、轮毂法兰的毛坯件，预留足够的加工余量，保证在热处理后再粗车和最终装配后的精加工的切削量。

第二步：对外圈法兰的内孔和外圆进行粗加工，余量为2～3mm，先不加工外圈法兰（3）的安装法兰孔。同时完成内圈的内外圆粗加工，长度尺寸预留0.5～1mm的余量，内外圆均预留1～2mm的余量；而轮毂法兰根据上下加工面为基准，光外圆形状尺寸，预留1～2mm的余量。

第三步：对内圈、外圈法兰和轮毂法兰的粗加工毛料进行热处理，使得内圈、外圈法兰和轮毂法兰的材质硬度达到32～35hrc。

第四步：经过热处理后的内圈、外圈法兰和轮毂法兰由于晶像结构变化，其外形尺寸误差增加，等冷却后再对内圈的内外圆及两端面长度尺寸、外圈法兰的全部尺寸和轮毂法兰的外圆及两端面进行精加工。

第五步：根据轮毂法兰夹装基准外圆面对轮毂法兰的轴心定位轻量腔进行精加工，保证轴心定位轻量腔与轮毂法兰夹装基准外圆面的同轴度。

第六步：根据规格和精度需求采购磁性密封圈、钢珠、保持架和多唇密封圈，将加工的配件内圈、外圈法兰和轮毂法兰和采购的磁性密封圈、钢珠、保持架和多唇密封圈进行总装配并上油压机进行压装。

第七步：将装配好的半成品通过游隙控制加工组件完成最后的精加工工序，完成花键装配孔、外圈法兰法兰安装孔和轮毂法兰法兰安装孔。通过轮毂法兰夹装基准外圆面和轴心定位轻量腔为基准尺寸同步定位花键装配孔、外圈法兰的法兰安装孔和轮毂法兰法兰安装孔的轴心。

轮毂轴承单元半成品的游隙控制加工过程包括如下操作步骤：

第一步：通过轴心定位轻量腔与同轴度定位凸环座相贴合式嵌套定位，同时通过基准压紧半圆卡环与轮毂法兰夹装基准外圆面套接式卡紧定位。

第二步：根据所需位置的孔，通过位移轴承套在刻度滑杆上滑移，刻度滑杆的中间刻度为0mm，数值依次向两边增大。并通过锁扣压紧固定，此时根据孔径在位移轴承套下端插套上相对应规格的钻头。

第三步：完成一个孔后，根据环形分布的孔的数量，通过角度电机驱动联轴器驱动轮毂轴承单元半成品与基准压紧半圆卡环、同轴度定位凸环座同步旋转，确保转动角度的精准度和同轴度。

第四步：通过钻头完成花键装配孔、外圈法兰法兰安装孔和轮毂法兰法兰安装孔的加工过程，保证了轮毂轴承单元低游隙控制。

作为优选，转动轴带动位移轴承套上的钻头旋转工作，通过滑移轴套在导向轴上下位移实现打孔垂直度的定位精准度，导向轴上端的限位顶盖起到防止滑移轴套抬升过高而滑脱。

作为优选，缓冲弹簧起到对位移轴承套下落速度的控制，提高孔的内壁粗糙度。

作为优选，基准压紧半圆卡环采用固定在固定块上的丝杆通过丝杆手轮的正反转，控制基准压紧半圆卡环在底座滑槽内的前后位移松紧过程，最后通过固定块与锁紧双螺母实现丝杆的自锁过程。

作为优选，高精度游隙控制基座分成两个相活动式轴承套接的机架盘，与同轴度定位凸环座一体的机架盘与角度电机驱动联轴器相法兰式连接固定，另一个机架盘与导向轴固定嵌套。

作为优选，通过优化轮毂单元内圈、外圈法兰和轮毂法兰加工的工艺流程，调整余量设计方案，减小磨削应力，磨加工采用分段组合磨削工艺，有效提升法兰盘形位精度，提高产品合套率、提升产品整体形位精度。简化工艺，将内圈沟道、外径及配合端面采用组合磨削工艺，统一内圈沟位尺寸，提高选配游隙效率。通过将沟道与密封直径设计调整为同一工序完成，沟间距尺寸分散性小，提升磨加工生产效率，提高选配游隙一次下线合格率。

优化设计余量及法兰盘工艺流程，将原轴径、密封档由原来的硬车更改为通过金刚滚轮修整砂轮进行分段组合磨削，将轴径、沟道及密封档同时加工，可以最大程度保证其形位精度，提升装配成品性能；同时此工艺可以有效减少各加工部位的尺寸分散性，从而提高产品合套率、提升产品整体精度，最大限度保证产品高可靠性。

优化并合理简化内圈磨加工工艺，取消磨外径工序，采用金刚滚轮修整砂轮进行分段组合磨削工艺将内圈外径、沟道及配合端面同时加工，明显提高磨加工效率，此工艺统一沟位了尺寸，解决选配时沟位、沟径、曲率均影响游隙的问题，从而实现仅测量沟径就可以快速完成游隙选配。对于外圈，沟道及密封直径由原来的单独加工通过成分段组合磨削实现同时加工，提高效率的同时有效控制了沟间距、曲率的变差，提高选配游隙的一次下线合格率。

外圈法兰、内圈、轮毂法兰采用分段组合磨削在选配游隙时，通过对外圈与法兰盘组件测量后，仅对内圈进行分档，选取相应内圈即可完成游隙选配。区别与常规的选取钢球规值模式，可以最大程度减少钢球仓储，降低成本。

本发明能够达到如下效果：

本发明提供了一种轮毂轴承单元游隙控制方法的研究，与现有技术相比较，具有结构紧凑、装配稳定性好、安全可靠、工序优化、效率高、游隙小和使用寿命长优点。解决了运转时的游隙对轴承的滚动疲劳寿命、温升、噪声、振动等性能有影响的问题。提高了产品性能，优化了生产工艺，节约了生产成本。轴向游隙从0.03～0.06mm提升至0.005～0.02mm。

附图说明

图1是本发明的轮毂单元结构剖视图。

图2是本发明的的游隙控制加工组件结构示意图。

图中：磁性密封圈1，内圈2，外圈法兰3，钢珠4，保持架5，多唇密封圈6，轮毂法兰7，轮毂法兰夹装基准外圆面8，轴心定位轻量腔9，花键装配孔10，限位顶盖11，导向轴12，滑移轴套13，刻度滑杆14，转动轴15，位移轴承套16，钻头17，缓冲弹簧18，丝杆手轮19，丝杆20，锁紧双螺母21，固定块22，底座滑槽23，基准压紧半圆卡环24，角度电机驱动联轴器25，同轴度定位凸环座26，高精度游隙控制基座27。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：如图1和图2所示，一种轮毂轴承单元游隙控制方法的研究，包括如下操作步骤：

第一步：将圆钢料进行锻件并且初步加工内圈2、外圈法兰3、轮毂法兰7的毛坯件，预留足够的加工余量，保证在热处理后再粗车和最终装配后的精加工的切削量。

第二步：对外圈法兰3的内孔和外圆进行粗加工，余量为2mm，先不加工外圈法兰3的安装法兰孔。同时完成内圈2的内外圆粗加工，长度尺寸预留1mm的余量，内外圆均预留1mm的余量。而轮毂法兰7根据上下加工面为基准，光外圆形状尺寸，预留1mm的余量。

第三步：对内圈2、外圈法兰3和轮毂法兰7的粗加工毛料进行热处理，使得内圈2、外圈法兰3和轮毂法兰7的材质硬度达到35hrc。

第四步：经过热处理后的内圈2、外圈法兰3和轮毂法兰7由于晶像结构变化，其外形尺寸误差增加，等冷却后再对内圈2的内外圆及两端面长度尺寸、外圈法兰3的全部尺寸和轮毂法兰7的外圆及两端面进行精加工。

第五步：根据轮毂法兰夹装基准外圆面8对轮毂法兰7的轴心定位轻量腔9进行精加工，保证轴心定位轻量腔9与轮毂法兰夹装基准外圆面8的同轴度。

第六步：根据规格和精度需求采购磁性密封圈1、钢珠4、保持架5和多唇密封圈6，将加工的配件内圈2、外圈法兰3和轮毂法兰7和采购的磁性密封圈1、钢珠4、保持架5和多唇密封圈6进行总装配并上油压机进行压装。

第七步：将装配好的半成品通过游隙控制加工组件完成最后的精加工工序，完成对花键装配孔10、外圈法兰3法兰安装孔和轮毂法兰7法兰安装孔。通过轮毂法兰夹装基准外圆面8和轴心定位轻量腔9为基准尺寸同步定位花键装配孔10、外圈法兰3法兰安装孔和轮毂法兰7法兰安装孔的轴心。

轮毂轴承单元半成品的游隙控制加工过程包括如下操作步骤：

第一步：通过轴心定位轻量腔9与同轴度定位凸环座26相贴合式嵌套定位，同时通过基准压紧半圆卡环24与轮毂法兰夹装基准外圆面8套接式卡紧定位。基准压紧半圆卡环24采用固定在固定块22上的丝杆20通过丝杆手轮19的正反转，控制基准压紧半圆卡环24在底座滑槽23内的前后位移松紧过程，最后通过固定块22与锁紧双螺母21实现丝杆20的自锁过程。

第二步：根据所需位置的孔，通过位移轴承套16在刻度滑杆14上滑移，刻度滑杆14的中间刻度为0mm，数值依次向两边增大，并通过锁扣压紧固定，此时根据孔径在位移轴承套16下端插套上相对应规格的钻头17。转动轴15带动位移轴承套16上的钻头17旋转工作，通过滑移轴套13在导向轴12上下位移实现打孔垂直度的定位精准度，导向轴12上端的限位顶盖11起到防止滑移轴套13抬升过高而滑脱。缓冲弹簧18起到对位移轴承套16下落速度的控制，提高孔的内壁粗糙度。

第三步：完成一个孔后，根据环形分布的孔的数量，通过角度电机驱动联轴器24驱动轮毂轴承单元半成品与基准压紧半圆卡环24、同轴度定位凸环座26同步旋转，确保转动角度的精准度和同轴度。高精度游隙控制基座27分成两个相活动式轴承套接的机架盘，与同轴度定位凸环座26一体的机架盘与角度电机驱动联轴器25相法兰式连接固定，另一个机架盘与导向轴12固定嵌套。

第四步：通过钻头17完成花键装配孔10、外圈法兰3法兰安装孔和轮毂法兰7法兰安装孔的加工过程，保证了轮毂轴承单元低游隙控制。

通过优化轮毂单元的内圈2、外圈法兰3和轮毂法兰7加工的工艺流程，调整余量设计方案，减小磨削应力，磨加工采用分段组合磨削工艺，有效提升法兰盘形位精度，提高产品合套率、提升产品整体形位精度。简化工艺，将内圈2沟道、外径及配合端面采用组合磨削工艺，统一内圈2沟位尺寸，提高选配游隙效率。通过将沟道与密封直径设计调整为同一工序完成，沟间距尺寸分散性小，提升磨加工生产效率，提高选配游隙一次下线合格率。

综上所述，该轮毂轴承单元游隙控制方法的研究，具有结构紧凑、装配稳定性好、安全可靠、工序优化、效率高、游隙小和使用寿命长优点。解决了运转时的游隙对轴承的滚动疲劳寿命、温升、噪声、振动等性能有影响的问题。提高了产品性能，优化了生产工艺，节约了生产成本。

以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。