工程鉆機(jī)中間軸工藝設(shè)計(jì)及改進(jìn)

羅詩(shī)偉

（陜西核昌機(jī)電裝備有限公司，陜西咸陽(yáng) 712000）

0 前言

單位早些年研發(fā)了一款HJ15工程鉆機(jī)，該鉆機(jī)用于公路、橋梁、高層建筑等樁基孔施工的大口徑建筑工程機(jī)械（最大鉆孔直徑1.5 m）。設(shè)備以其良好的工作性能，齊全的功能、迅速占領(lǐng)市場(chǎng)，為公司創(chuàng)造了極大的經(jīng)濟(jì)效益。鉆機(jī)的中間軸（2-13-0A）是該機(jī)型分動(dòng)箱部分的一個(gè)零部件，在整個(gè)設(shè)備中起至關(guān)重要的作用。該件與六方桿配合聯(lián)接，將力和運(yùn)動(dòng)由分動(dòng)箱傳遞到動(dòng)力頭部分，是運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的連接件。

1 零件結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，以當(dāng)時(shí)的工藝裝備和設(shè)計(jì)水平對(duì)中間軸零件采取組焊的結(jié)構(gòu)形式（圖1）。

圖1 零件結(jié)構(gòu)圖

其 中Φ110k6[與單列向心推力軸承 4222H(110×200×28 mm) 配 合]，Φ55k6[與圓錐滾子軸承 7311E（55×120×29 mm）配合]是該軸的支承部位。Φ75k6上安裝[兩盤單列向心推力軸承 46215H（975×130×25 mm），一盤單列向心球軸承 215（75×130×25 mm）]后，再與大弧齒配合及內(nèi)六方孔（與動(dòng)力頭部分六方桿）配合，是該軸安裝運(yùn)動(dòng)部件及傳遞動(dòng)力的部位。因此這4個(gè)部位是該軸關(guān)鍵尺寸部位，在加工工藝中，一方面要保證這些部位的形狀尺寸要求，另一方面，從動(dòng)力部件的穩(wěn)定性考慮，還必須保證其互相之間的同軸度要求。

2 原執(zhí)行的加工工藝

公司在最初生產(chǎn)試制時(shí)，對(duì)該件采取如下的工藝路線。

2.1 焊。按圖組焊，件1與件3組焊時(shí)須壓緊，結(jié)合面之間不得有間隙，不得焊歪。組焊是4-Φ12 mm均布孔的位置留出不焊（圖2），待鉆孔并壓入銷后再行補(bǔ)焊齊。

圖2 焊接示意圖

2.2 鉗。劃線鉆4-Φ12 mm孔，深14 mm。領(lǐng)件2及圓柱銷，將4-F12×10 mm的圓柱銷壓入孔內(nèi)，銷子必須低于工件表面。

2.3 焊。將銷頭部位及整個(gè)圓周上補(bǔ)焊齊。將件4工藝蓋板堵住中間軸右端內(nèi)六方孔，圓周方向點(diǎn)焊4處。

2.4 熱。退火處理（消除焊接應(yīng)力）。

2.5 車。夾左端外圓，架中心架，右端打B4中心孔，車Φ80 mm外圓。調(diào)頭，卡右端，修研左端中心孔。兩端頂住，按圖車成各外圓，粗糙度為Ra0.8的各處均留磨量0.45～0.5 mm，切兩道槽，倒角。

2.6 銑。銑花鍵8-72×59.5×8 mm，保證花鍵有效長(zhǎng)度82±0.5 mm。

2.7 磨。磨粗糙度為0.8處各部外圓至尺寸。

2.8 車。夾左端，架中心架，將右端工藝蓋板切掉，取總成420，倒角。

2.9 鉗。劃線鉆Φ5 mm孔，深10 mm。

2.10 檢。入庫(kù)。

該工藝實(shí)施以后，經(jīng)過檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，第一批零件出現(xiàn)批量偏心超差現(xiàn)象，其中最大偏心量Φ1.7 mm，其余工件偏差一般在Φ0.7～0.8 mm，這樣的偏心量誤差遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了機(jī)子穩(wěn)定運(yùn)行，同軸度誤差＜0.04 mm的要求，嚴(yán)重影響機(jī)子使用中的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性，因此是不合格的。這些誤差數(shù)值的取得，是經(jīng)過嚴(yán)格的檢測(cè)手段得到的。其檢測(cè)方法是：將Φ55k6外圓夾在分度頭上，六方孔內(nèi)裝入六方心軸，找正各部外圓，用表打六方心軸伸出端頭外圓，轉(zhuǎn)動(dòng)分度頭，測(cè)出同軸度誤差。

3 不合格原因分析

檢測(cè)手段是可行的，究其不合格的原因、因素固然有多種，但經(jīng)過項(xiàng)目組分析發(fā)現(xiàn)，此工藝方案本身存在著不可避免的失誤。

3.1 內(nèi)六方孔已在組焊前加工成型，組焊時(shí)，盡管采取了一些保證措施，但兩組件對(duì)接時(shí)中心對(duì)正誤差及兩件組合焊接時(shí)焊接變形不能克服，因此兩件組焊后存在著嚴(yán)重的同軸度誤差。

3.2 焊接后，在半精車加工工藝工序中，借用工藝蓋，打中心孔，用Φ5k6的中心孔與工藝蓋的中心孔作定位基準(zhǔn)，半精車各部外圓及磨外圓，只能在半精車加工及精車加工中校正兩組件外圓不同軸度誤差，保證各外圓的同軸度要求，但此時(shí)已加工成型后的內(nèi)六方孔與外圓的同軸度誤差卻得不到校正，致使各重要部位的外圓與六內(nèi)方孔存在嚴(yán)重偏心誤差（最大偏心量Φ1.7 mm）。

3.3 內(nèi)六方孔與各外圓同軸度超差的原因是在半精車加工工序中選錯(cuò)了工藝基準(zhǔn)，在半精車中以Φ55k6外圓及工藝蓋的中心孔定位，加工各部外圓，只能保證各外圓與工藝蓋同軸，與六方孔并無(wú)關(guān)系。此工序加工完畢后，就自然形成了各部外圓同心，而與內(nèi)六方孔不同心，要使內(nèi)門方孔與各部外圓同心，必須以Φ55k6中心與內(nèi)六方孔中心作為定位基準(zhǔn)，車成各部分外圓并精磨各部外圓，才能保證各部分外圓與內(nèi)六方孔同軸。

4 修改后工藝

去掉多余的工藝蓋，在焊接工序中不再焊接工藝蓋。設(shè)計(jì)制作帶錐度的六方心軸（錐度1∶1000）工裝模具。

在精車工序中將六方心軸裝入內(nèi)六方孔中，夾Φ55k6外圓，頂六方心軸中心孔，以Φ55k6中心孔及內(nèi)六方心軸中心孔定位，半精車各部外圓，其他工序不變。

5 結(jié)論

工藝變更后，從工藝在第二批中間軸零件加工中的實(shí)施效果來看，改動(dòng)特別有效，采用與上面同樣的檢測(cè)方法檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)不同軸度誤差均＜0.04 mm，符合機(jī)子穩(wěn)定工作的要求。說明在該件加工工藝中，上述的工藝設(shè)計(jì)是可行的。

從零件的工藝編制實(shí)施過程來看，制訂一個(gè)完善的工藝，需要從零件的具體功用及各部位作用出發(fā)，結(jié)合實(shí)際加工過程各種具體因素，進(jìn)行分析、探討，正確選擇加工過程的工藝基準(zhǔn)，安排合理的加工工序是非常重要的。