法蘭盤(pán)凸緣螺母擰緊過(guò)程中的防轉(zhuǎn)方案

【摘 要】法蘭盤(pán)是變速器與車(chē)橋的重要連接件，起著傳遞扭矩的作用，它的裝配可靠性至關(guān)重要。我公司的變速器結(jié)構(gòu)中，法蘭盤(pán)的軸向位置是由一個(gè)凸緣螺母來(lái)限定的，它的擰緊質(zhì)量直接影響著法蘭盤(pán)的功能，而在螺母的定扭擰緊過(guò)程中，最關(guān)鍵的就是對(duì)偶連接件的防轉(zhuǎn)問(wèn)題。本文針對(duì)凸緣螺母擰緊過(guò)程中的防轉(zhuǎn)問(wèn)題進(jìn)行探討，設(shè)計(jì)合理的設(shè)備和工裝，從而保證凸緣螺母的擰緊質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】變速器 法蘭盤(pán) 凸緣螺母 防轉(zhuǎn) 擰緊

在變速器裝配過(guò)程中，螺栓螺母擰緊是很重要的一項(xiàng)工藝手段，擰緊過(guò)程的可靠與否直接影響著變速器的總成質(zhì)量，輕則漏油，重則失效導(dǎo)致傳動(dòng)故障。法蘭盤(pán)作為變速器與車(chē)橋的關(guān)鍵連接件，它的牢靠程度至關(guān)重要。在我公司的產(chǎn)品中，法蘭盤(pán)和輸出主軸是花鍵配合，通過(guò)在輸出主軸上加裝一個(gè)尼龍鎖緊螺母來(lái)限定法蘭盤(pán)的軸向位移，螺母扭矩600多N.m。傳統(tǒng)的擰緊方式是用氣扳機(jī)擰緊，工具笨重，噪音大，無(wú)法實(shí)現(xiàn)定扭擰緊，產(chǎn)品一致性差。近年來(lái)隨著公司的發(fā)展，一大批定扭設(shè)備先后投入生產(chǎn)，法蘭盤(pán)凸緣螺母擰緊作為一個(gè)重要環(huán)節(jié)也列入了技改內(nèi)容。

1 方案分析

大扭矩定扭已經(jīng)有成熟的技術(shù)，因此對(duì)于法蘭盤(pán)凸緣螺母擰緊的工況而言，關(guān)鍵在于防轉(zhuǎn)，否則定扭無(wú)從談起。擰螺母時(shí)，由于螺母和副箱主軸螺紋的摩擦力，副箱主軸會(huì)被帶著一起轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)法蘭盤(pán)一起轉(zhuǎn)動(dòng)。因此要防轉(zhuǎn)有兩種手段，一種是直接固定副箱主軸，一種是固定法蘭盤(pán)，從而間接固定副箱主軸。

對(duì)于第一種方案，有兩種辦法防止副箱主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，一種是在副箱主軸的定位座上想辦法，設(shè)計(jì)花鍵定位座，固定副箱主軸，防止轉(zhuǎn)動(dòng)；另一種是在線體外搭建反力裝置。辦法一雖然可以起到防轉(zhuǎn)的目的，但是所有的反力全部傳遞到了工裝上，進(jìn)而傳遞到裝配線體，由于螺母扭矩比較大，會(huì)對(duì)線體的造成損傷，辦法二雖然可行，但是會(huì)占用裝配工人的操作空間，而且操作起來(lái)也極為不便。

第二種方案，法蘭盤(pán)防轉(zhuǎn)目前可以用的主要是一圈螺栓通孔，直徑在φ15mm左右，孔距150mm，最簡(jiǎn)單的辦法是用一根軸穿過(guò)螺栓通孔，在殼體的凹面上別住，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)防轉(zhuǎn)軸變形嚴(yán)重，壽命較短，且安全性極差。

由于通孔直徑和變速器殼體結(jié)構(gòu)所限，無(wú)法通過(guò)加粗防轉(zhuǎn)軸直徑或縮短防轉(zhuǎn)軸長(zhǎng)度的方式來(lái)增加強(qiáng)度。我們想到通過(guò)在法蘭盤(pán)端面施加壓力，然后結(jié)合銷(xiāo)子防轉(zhuǎn)來(lái)共同解決這個(gè)問(wèn)題。

2 方案設(shè)計(jì)與驗(yàn)證

基于以上分析設(shè)計(jì)方案，為了加強(qiáng)防轉(zhuǎn)效果，在壓頭與法蘭盤(pán)的結(jié)合面上加一個(gè)摩擦環(huán)，增加摩擦力矩。

由于是花鍵配合，人工裝入的時(shí)候狀態(tài)不一致，銷(xiāo)子如何穿入孔內(nèi)是一個(gè)很重要的問(wèn)題。銷(xiāo)子和孔的配合間隙過(guò)大會(huì)在擰緊時(shí)產(chǎn)生沖擊，對(duì)零件和銷(xiāo)子都有損傷，配合間隙過(guò)小會(huì)加大配合難度。通過(guò)反復(fù)論證，設(shè)想了如下的結(jié)構(gòu)（圖1）。操作時(shí)需要操作工配合，將孔大概轉(zhuǎn)到銷(xiāo)子的范圍內(nèi)。啟動(dòng)設(shè)備，壓頭下行，壓在法蘭盤(pán)上，兩側(cè)的旋轉(zhuǎn)拉桿啟動(dòng)，銷(xiāo)子穿入孔內(nèi)，擰緊軸啟動(dòng)，將螺母擰緊到位。由于銷(xiāo)子采取彈性結(jié)構(gòu)，如果沒(méi)有穿入，擰緊時(shí)摩擦片帶動(dòng)法蘭盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)孔對(duì)正銷(xiāo)子時(shí)，銷(xiāo)子會(huì)自動(dòng)彈入孔內(nèi)，達(dá)到防轉(zhuǎn)效果。

該方案在現(xiàn)場(chǎng)已經(jīng)使用，初期效果很好，隨著產(chǎn)量提升，問(wèn)題開(kāi)始暴露，首先是摩擦片磨損比較厲害，成為一個(gè)消耗品，更換頻繁；其次隨著摩擦片的磨損，摩擦力減小，會(huì)和法蘭盤(pán)發(fā)生相對(duì)位移，損傷法蘭盤(pán)表面的鍍鋅層，影響防銹效果和外觀質(zhì)量，因此，必須對(duì)此方案進(jìn)行優(yōu)化。

3 方案優(yōu)化與驗(yàn)證

通過(guò)仔細(xì)構(gòu)想，決定取消摩擦片結(jié)構(gòu)，用鋼制壓頭。為了避免損傷法蘭盤(pán)，擰緊時(shí)，在法蘭盤(pán)上安裝一個(gè)過(guò)渡板，通過(guò)銷(xiāo)子和法蘭盤(pán)配合，由人工放置，這樣過(guò)渡板和法蘭盤(pán)之間沒(méi)有相對(duì)位移，擰緊過(guò)程不會(huì)對(duì)法蘭盤(pán)造成損傷；過(guò)渡板和壓頭設(shè)計(jì)配合結(jié)構(gòu)，壓頭的凹槽比過(guò)渡板的凸臺(tái)略寬，這樣既可以降低操作工的調(diào)整難度，又可以起到防轉(zhuǎn)效果（圖2、圖3、圖4）。

這種結(jié)構(gòu)可靠度高，后期維修成本低，且由于過(guò)渡板和壓頭是分體結(jié)構(gòu)，通用性大大提高，即使法蘭盤(pán)通孔孔距發(fā)生變化，也可以通過(guò)增加過(guò)渡板防轉(zhuǎn)銷(xiāo)相應(yīng)規(guī)格來(lái)匹配，不用擔(dān)心因產(chǎn)品品種增加而引起的防轉(zhuǎn)工裝結(jié)構(gòu)發(fā)生大的變化。在現(xiàn)場(chǎng)的試用過(guò)程中，該方案得到了一致好評(píng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]成大先，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，化學(xué)工業(yè)出版社，2004.091。