1变速器轴承压装系统结构及原理
　　1.1压装系统组成
　　压装系统主要由机械系统和液压系统组成。机械系统包括线体、升降小车、弯板、顶板、夹紧装置、顶升油缸和压装油缸等。液压系统主要由推进油缸回路、顶升油缸回路组成。
　　1.2压装系统工作原理
　　轴承压装工作原理如下：通过轨道小车将变速器箱体送至压装机工作位置，顶升油缸举升，利用定位装置使轴承承孔轴线和压装油缸轴线平行并夹紧；操作人员将齿轮轴或合件放人箱体内相应位置，启动推进油缸，顶尖伸出将齿轮轴顶起定位，准备压装；压装油缸将轴承压入齿轮轴及承孔；压装结束，压装油缸活塞退回；轴承压装过程结束。

2变速器关键轴承压装分析
　　2.1变速器装配的关键过程
　　变速器生产线由三十多个生产工序组成，对其实施SPC，首先要识别关键生产工序及关键控制变量。变速器装配过程中的关键轴承压装，关键螺栓拧紧及垫片厚度选择等都是关键过程。
　　轴承是变速器的重要零件，为了实现齿轮配合严格定位及旋转要求，高速滚动轴承与轴及轴承座孔需采用过盈配合。当轴承过盈量过小，轴承会发生蠕变以致失效，当轴承过盈量过大，采用液力压装机冷压装时会划伤工件。
　　要提高变速器装配生产线的装配质量，必需对关键轴承的装配严格把关，对其装配情况进行在线监控。可以确定，变速器轴承装配过程，是变速器装配生产线上最重要的工序之一。关键轴承装配主要包括前壳体和后壳体轴承的压装，差速器轴承的压装等。
　　实施SPC控制图时，轴承压装力，螺栓拧紧力和垫片厚度可作为控制变量。在监控计算机中，这些数据都可通过设备层现场总线从设备控制器中采集，各个设备控制一般由PLC实现，PLC通过压力传感器或位移传感器来获取相应变量值。
　　统计过程控制要求控制变量服从正态分布，这是对变量应用控制图的基础。所以必须对控制变量进行分析，建立其数学模型，分析其变化规律。这对下一步控制图的实施具有重要意义。
　　2.2轴承最大压装力分析
　　常用的轴承装配方法有温差法、冷压法以及温差与压装结合法。冷压法常见的有手锤配合套筒敲击法、螺旋加压法、液力压装机以及伺服压装机。变速器装配线上重要轴承的压装，压装力比较大，装配要求比较高，都使用专门设计的液力压装机，以保证轴承压装质量。液力压装机可以采集位移压力数据，并显示一次压装过程中的位移压力曲线和时间压力曲线。
　　由材料力学理论和弹性力学理论通过简化模型分析可计算出轴承压装力和过盈量的关系。对于轴颈与轴承内圈过盈配合产生的轴向摩擦力，可套用材料力学厚壁圆筒的处理方法，如图1所示。
　　图1组合厚壁圆筒过盈配合装配压力
　　根据弹性力学理论，装配应力P的计算公式如下：
　　式中：—装配过盈量；ue、ui—圆筒、轴的泊松比；Ee、Ei—圆筒、轴的弹性模量；r1、r2—筒壁内外径。
　　设轴承内圈与轴颈面的摩擦系数为f，轴承圆柱面高度为h，则内圈与轴颈配合面上的摩擦力为：
　　同一型号变速器，同一工序轴承及轴的材料及尺寸可认为是个常数。
　　令：
　　故轴向摩擦力与过盈配合关系可简化为：。
　　以上计算为轴承完全压入时，所需要的摩擦力，也即最大摩擦力。有以上推导可知，理论上可认为轴承完全压入时所受最大轴向摩擦力与过盈量成线性关系。
　　2.3压装力与压入量的关系
　　下面分析计算在压装过程中，压装力与压入量的关系。在轴与轴颈接触面上任取一截面，其中轴与轴颈的径向变化关系如图2所示。
　　图2压装过程中的单元体分析
　　轴承压装过程中，轴颈与内圈间产生径向压力，使轴颈缩小，内圈内壁胀大，变形后的几何关系为:
　　在轴承内圈厚壁中取一单元体，对单元体进行应力变形及物理关系分析[5]，简化可以得到:
　　设轴承内圈与轴颈面的摩擦系数为f，压入长度为x，结合（1）式可得轴承压装力的计算公式为：
　　式中:—过盈量，mm；u1、u2—轴颈及轴承内圈径向位移量，mm；
　　a、b—配合面上轴承内圈内外径尺寸；s—接触面积，对于内圈结合面积，。
　　压装过程中，压装力大小主要与压入量有关，其他因素可认为不变。令：
　　则压装力与压入量的关系为：F=Cx
　　故在一次压装过程中，可认为压装力与压入量成线性关系。
　　综合以上分析，由公式：F=Cx，可知理论上可认为压装过程中压装力与压入长度成正比。由公式：Ff=K，可在理论上认为最大压装力主要受过盈量的影响。
　　2.4轴承压装曲线
　　根据上述推导分析，结合轴承压装过程，可得出轴承压装过程中的压装力时间曲线，如图3所示，P2（t）、P1（t）曲线为压装力最大和最小时的两个极端情况，此时分别对应轴与轴颈配合的最大过盈量和最小过盈量。理论上实际压装过程曲线应该大致位于图中阴影部分，且与时间近似成线性关系。
　　图3轴承压装机压力时间曲线
　　在实际压装过程中，将轴承压到与轴颈贴合时要保持数秒，此时的保持压力也就是贴合压力，贴合压力远大于最大压装力，这由工艺设计决定。到达最大压装力后瞬间即达到贴合压力。液力压装机PLC一般采集贴合压力时间点前，与贴合压力时间点有一小段固定时间间隔的时间点的压力，作为轴承压装的最大压装力。监控计算机可采集PLC中此压力值，进行统计分析。以监控生产线上的轴承压装情况。
　　如图4所示，两种典型的不合格压装曲线，分别为压装力小于最小压装力和大于最大压装力时的情况。它们对应的两类典型轴承与轴颈的配合异常情况，即过盈量过小和过盈量过大。当轴承过盈量过小，轴承会发生蠕变以致失效，当轴承过盈量过大，采用液力压装机冷压装时会划伤工件。这两种情况都必须进行控制，否则会对汽车变速器装配质量造成较大影响。
　　图4两种典型的不合格压装曲线
　　当然，轴承装配过程中的异常情况不仅仅只有这两种。通过SPC控制图和直方图能非常有效的发现装配过程异常情况，提起预防，以提高变速器装配质量。

3轴承装配过程的质量控制
　　3.1轴承压装质量控制设计与实现
　　上述内容对汽车变速器装配线关键生产工序，关键过程变量的分析，是SPC实施的基础。轴承装配压装力SPC统计过程控制实施流程图，如图5所示。控制图的实施一般可以分为八个步骤[6]，其中识别关键过程、确定关键过程变量和制定过程控制计划和规格标准是在SPC软件部署实施前必需进行分析研究，直接影响到SPC实施的效果。
　　图5质量控制实施流程图
　　通过分析已知最大压装力可认为与轴承装配过盈量成线性关系，由于零件加工误差的存在不可避免，且符合正态统计规律，故最大压装力理论上应该符合正态分布。由零件规格，可计算出过盈配合的过盈量最大最小值，从而可理论上确定压装力规格。
　　由于变速器装配中关键轴承压装所采用的压装机都配备有力传感器和位移传感器，压装力可以实时采集到监控计算机。故对装配过程压装力进行统计过程控制可行，且具有实际意义。对轴承压装过程的统计控制主要是对最大压装力和贴合压力使用休哈特控制图进行实时在线描点监控和离线分析，发现压装异常状况，并可应用直方图分析当前零件整体配合情况等。
　　3.2轴承压装力控制图中的常见异常模式
　　控制图中的异常模式的理论依据是小概率事件为不可能事件，如果在控制图上发生了小概率事件，则说明工序异常。通常将控制图的一侧分成A、B、C三个区，根据控制图上点的位置或分布情况，可定义如下异常模式类型：有点出界、集中分层模式、链模式和倾向性模式等。
　　每种异常模式类型包含一种或几种不同的异常模式。在使用控制用控制图对轴承压装力进行监控的过程中，由于系统性异常因素不可避免的会出现，反映在控制图上就会出现对应的控制图异常模式，对于轴承压装过程中出现的异常模式，如图6所示。
　　图6变速器关键轴承装配常见控制图异常模式
　　根据SPC理论，控制图只反映当前过程的运行状态或者未来趋势，并不能反映导致这种状态出现的内在原因。对常见控制图异常模式，通过控制图并不能分析找到导致异常的内在因素。但通过长期的实践，反复总结，发现规律，可以对常见的控制图异常模式出现的原因做出专家解释，从而提高查找问题，及时反应的能力。

4结语
　　因此在实际生产中除了合理控制配件质量、改进箱体装夹外，还增加了五轴承孔润滑工艺措施，通过试运行效果很好。

参考文献:
　　[5]马洪新.变速器轴承压装力的分析.德州学院学报，2008，24（6）：105~107.