螺栓连接式车轮组装定心机设计

文/周永红·石家庄中兴机械制造股份有限公司

车轮是固定轮胎并将轮胎连接到底盘上的重要部件，也是车辆最重要的承载件之一。车轮径向圆跳动、端面圆跳动精度直接影响到车辆的平顺性能、抓地性能以及使用寿命，车轮的径向圆跳动、端面圆跳动精度高低是决定车轮质量好坏的重要因素。螺栓连接式车轮组装对车轮圆跳动精度影响尤为明显，螺栓连接式车轮主要用在农机车辆上，按螺栓连接形式分为：螺栓座式连接车轮和法兰式连接车轮，如图1 所示。

图1 螺栓连接式车轮

螺栓连接式车轮组装现状及存在的问题

组装步骤

螺栓连接式车轮组装各个工厂的做法是：先按照图1 要求将轮辋焊合件、轮辐装配好，预紧螺母（拧紧螺栓后轮辋焊合件与轮辐之间还有一点松动），再将装配好的车轮放置在校表盘上，螺母可见的一面向上，要有不少于2 个有经验的操作人员进行调校、校正，检验车轮的径向圆跳动和端面圆跳动精度，直至精度符合图纸要求。再用按图纸要求设置好挡位的定扭扳手将车轮的螺母按照顺序进行拧紧，如图2 所示。注意：每拧紧一个螺母做一次标记，直至全部拧紧。拧紧完成后再次进行校表，检验径向圆跳动和端面圆跳动精度，合格后方可进入下道工序。如果不合格，必须松开螺母，重复上述工作。

图2 螺母拧紧顺序

存在的问题

⑴车轮圆跳动精度受操作人员操作水平和操作时的情绪影响，对操作者的手感依赖性较大，稳定性差，产品质量状态千差万别；

⑵尽管规定了每拧紧一个螺母做一次标记，但由于是人工操作，难免有漏拧紧现象出现，即使是有一个螺母漏拧紧，到了主机厂那里，都需要把此批次车轮螺母全部筛查一遍，否则因未拧紧螺母造成安全事故的后果是非常严重的；

⑶人工操作常常有反复作业现象，生产效率低下。

螺栓连接式车轮组装定心机设计思路

我司螺栓连接式车轮标准宽度尺寸有7in、8in、9in、10in、11in、12in、13in、14in、15in、16in、18in 等，标定直径尺寸有24in、26in、28in、30in、32in、34in、36in、38in 等，车轮的标准宽度、标定直径及偏距可依据主机厂需要任意组合，是典型的小批量、多品种产品。因此，设计螺栓连接式车轮组装定心机时，既要解决轮辐、轮辋焊合件定位问题，又要考虑柔性制造问题，否则投资大、换模效率低。

通过设计螺栓连接式车轮组装定心机分别将轮辐中心孔、轮辋焊合件中轮辋标定直径定位好，进而解决轮辐中心孔与轮辋焊合件中轮辋标定直径的同轴度问题，达到径向圆跳动和端面圆跳动的精度要求。螺栓连接式车轮组装定心机结构示意图如图3所示。

图3 螺栓连接式车轮组装定心机结构示意图

轮辋焊合件定位设计

通过薄型气缸带动胀锥下拉，使得24in 胀块、26in 中胀块、28in 中胀块、30in 中胀块、32in 中胀块、34in 中胀块、36in 中胀块、38in 中胀块及38in 轮辋定位块在底座上向外移动，撑住轮辋焊合件并完成轮辋焊合件定位。轮辋焊合件一经完成定位就达到了轮辋标定直径与胀锥的同轴度要求。

轮辐定位设计

将轮辐放入轮辐基面盘上面的轮辐中心孔定位盘中就实现了轮辐定位，轮辐中心孔直径不同需要更换相应的轮辐中心孔定位盘即可实现轮辐定位。

轮辐中心孔与轮辋焊合件中轮辋标定直径的同轴度设计

⑴2 个导柱Ⅱ与底座定心法兰盘形成过盈配合，与胀锥定位盘形成滑动配合；4 个导柱Ⅰ与轮辐基面盘形成过盈配合，与胀锥定位盘和底座定心法兰盘形成滑动配合。这样，底座定心法兰盘、胀锥定位盘、轮辐基面盘三者之间在任何可控制的位置内同轴度都能保持一致，其孔位置度要求如图4 所示。

图4 底座定心法兰盘、胀锥定位盘、轮辐基面盘位置度要求

⑵胀锥定位盘与胀锥形成过盈配合，轮辐中心孔定位盘与轮辐基面盘形成过渡配合，保证胀锥定位盘与轮辐中心孔定位盘的同轴度要求。

⑶轮辐放入轮辐中心孔定位盘中，由胀锥撑开中胀块、胀块，再撑开轮辋焊合件，最终达到轮辐与轮辋焊合件的同轴度要求。

柔性化设计

⑴对于不同标定直径的轮辋，可以通过更换相应的中胀块、胀块实现轮辋的柔性化制造。

⑵对于不同中心孔直径的轮辐，可以通过更换相应的轮辐中心孔定位盘实现轮辐的柔性化制造。

⑶对于不同标准宽度和不同偏距的车轮，通过升降伺服电机上的同步轮转动带动同步带转动，同步带再带动另外的4 个同步轮及胀紧轮转动。另外的4 个同步轮与4 个丝杠副中的丝母连接，4 个丝母随同步轮转动使得4 个丝母中的丝杠同步上下运动，带动轮辐基面盘上下移动至相应的位置，实现不同标准宽度和不同偏距车轮的柔性化制造。