磨損失效的聯(lián)軸器反求制造技術(shù)

林新貴，詹欣榮

（廣州番禺職業(yè)技術(shù)學(xué)院　機(jī)電工程學(xué)院，廣州 511483）

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磨損失效的聯(lián)軸器反求制造技術(shù)

林新貴，詹欣榮

（廣州番禺職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，廣州 511483）

摘 要：某公司的滾筒機(jī)出現(xiàn)非常大的噪音，且運(yùn)行速度減速明顯，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)是其聯(lián)軸器磨損嚴(yán)重失效導(dǎo)致的。應(yīng)用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，通過(guò)反求技術(shù)進(jìn)行模型重構(gòu)，在對(duì)其進(jìn)行工藝分析的基礎(chǔ)上，利用多種設(shè)備完成了零件的加工，成功地替代了原工件，解決了故障。

關(guān)鍵詞：聯(lián)軸器；反求技術(shù)；加工工藝

0　引言

某造紙業(yè)公司卷紙車(chē)間一條生產(chǎn)線(xiàn)在生產(chǎn)過(guò)程中上出現(xiàn)了非常大的噪音，卷紙的速度明顯下降，經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)滾筒機(jī)上有一套梅花聯(lián)軸器出現(xiàn)了嚴(yán)重的磨損，必須更換該零部件。但其為進(jìn)口的精鑄件，若進(jìn)口原零配件，需要耗時(shí)一個(gè)多月且價(jià)格不菲；為了盡快恢復(fù)生產(chǎn)，最直接有效的方案就是應(yīng)用反求技術(shù)制造整套聯(lián)軸器。

1　利用反求技術(shù)，實(shí)現(xiàn)各零件結(jié)構(gòu)的重構(gòu)和設(shè)計(jì)

對(duì)滾筒機(jī)的聯(lián)軸器進(jìn)行拆卸，可拆成聯(lián)接軸、半聯(lián)軸器A和B共三部分，其裝配圖和零件圖如圖1所示。

圖1　聯(lián)軸器裝配圖

圖2　聯(lián)接軸零件

圖3　半聯(lián)軸器A和B

圖4　半聯(lián)軸器B的測(cè)量

經(jīng)觀(guān)察原聯(lián)軸器各零件，尺寸較大，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但輪廓較為簡(jiǎn)單、無(wú)復(fù)雜的三維形狀。故考慮采用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)對(duì)實(shí)物進(jìn)行測(cè)量（零件測(cè)量過(guò)程如圖4所示）；將采集到的數(shù)據(jù)樣點(diǎn)轉(zhuǎn)換到CAD軟件中，通過(guò)三維軟件重構(gòu)實(shí)物的CAD模型（如圖5～圖7所示），并進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，使其符合使用要求；最后繪制各零件的工程圖（如圖8～圖11所示），為零件加工做準(zhǔn)備。通過(guò)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)對(duì)聯(lián)軸器各個(gè)零件進(jìn)行測(cè)量，梅花聯(lián)軸器零件圖包括以下4個(gè)主要簡(jiǎn)圖：圖5為梅花聯(lián)軸器裝配結(jié)構(gòu)及零件簡(jiǎn)圖；圖6為半聯(lián)軸器A零件簡(jiǎn)圖；圖7為半聯(lián)軸器B零件簡(jiǎn)圖；圖8為聯(lián)接軸零件簡(jiǎn)圖。

圖5　半聯(lián)軸器A

圖6　半聯(lián)軸器B

圖7　聯(lián)接軸

圖8　聯(lián)軸器裝配簡(jiǎn)圖

圖9　半聯(lián)軸器A零件簡(jiǎn)圖

圖10　半聯(lián)軸器B零件簡(jiǎn)圖

圖11　聯(lián)接軸零件簡(jiǎn)圖

2　聯(lián)軸器各部分加工工藝分析

2.1結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與技術(shù)要求分析

對(duì)于聯(lián)軸器加工，因?yàn)槭菃渭a(chǎn)，可采用機(jī)械加工和數(shù)控加工的方式完成；由于聯(lián)軸器的使用環(huán)境要求其動(dòng)平衡不得大于負(fù)載的5%；其他的技術(shù)要求按圖紙加工即可。

2.2毛坯的選擇

根據(jù)工程圖紙和工藝特點(diǎn)，選擇零件材料為45號(hào)圓型鋼材。毛坯尺寸分別為：半聯(lián)軸器A為φ265×80 （mm）、連接軸為φ270×180（mm）、半聯(lián)軸器B為φ270×120（mm）。

2.3裝夾方式和定位基準(zhǔn)

由于毛坯是圓棒鋼料，采用三爪卡盤(pán)裝夾；粗加工階段：因毛坯本身圓度偏差較大，采用先車(chē)平一端面并鉆中心孔，再粗車(chē)一段外圓，然后調(diào)頭裝夾，再車(chē)削另一端面并鉆中心孔，然后以車(chē)后的外圓和中心孔定位粗車(chē)全部外圓；半精加工階段：以粗車(chē)外圓和中心孔定位加工孔，然后以孔為定位基準(zhǔn)精車(chē)外圓，再以精車(chē)外圓定位擴(kuò)孔；在銑削加工階段，將車(chē)削后端面作為基準(zhǔn)即可。

2.4工藝路線(xiàn)的制定

根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度要求，各零件的工藝路線(xiàn)方案如下：

2.4.1半聯(lián)軸器A的加工工藝方案

1）使用普通車(chē)床的工藝路線(xiàn)：車(chē)削端面→鉆孔→擴(kuò)孔→粗車(chē)外圓φ265→粗車(chē)內(nèi)孔φ95→精車(chē)內(nèi)孔φ95→精車(chē)外圓φ265→調(diào)頭車(chē)端面→保證總長(zhǎng)178→粗車(chē)外圓→精車(chē)外圓。

2）使用數(shù)控銑床的工藝路線(xiàn)：粗加工齒→粗加工槽→精加工齒→精加工槽→鉆孔→加工鍵槽。

2.4.2半聯(lián)軸器B的加工工藝方案

1）使用普通車(chē)床的工藝路線(xiàn)：車(chē)削端面→鉆孔→擴(kuò)孔→粗車(chē)外圓φ265→粗車(chē)內(nèi)孔φ165→精車(chē)內(nèi)孔φ165→精車(chē)外圓→調(diào)頭車(chē)端面保證總長(zhǎng)104。

2）使用數(shù)控銑床的工藝路線(xiàn)：粗加工齒→預(yù)鉆下刀孔→粗加工槽→精加工齒→精加工槽→加工鍵槽。

2.4.3連接軸的加工工藝方案

1）使用普通車(chē)床的工藝路線(xiàn)：車(chē)削端面→鉆孔→擴(kuò)孔→粗車(chē)外圓φ160→粗車(chē)內(nèi)孔φ80→精車(chē)內(nèi)孔φ80→精車(chē)外圓→調(diào)頭車(chē)端面保證總長(zhǎng)123。

2）使用數(shù)控銑床的工藝路線(xiàn)：粗加工凸耳→精加工凸耳→鉆中心孔→鉆孔→攻牙→加工鍵槽。

2.5聯(lián)軸器的加工過(guò)程及工藝難題解決

按照上述加工工藝進(jìn)行聯(lián)軸器各部分的加工，部分加工過(guò)程如圖12～圖14所示。

圖12　加工過(guò)程1

圖13　加工過(guò)程2

圖14　加工過(guò)程3

加工中的工藝難題及解決辦法：

1）在車(chē)削加工時(shí)，由于受機(jī)床結(jié)構(gòu)的影響，在車(chē)削到一定長(zhǎng)度時(shí)，工件會(huì)觸碰到機(jī)床的拖板。解決辦法是自制一把剛性足夠的車(chē)刀桿，將硬質(zhì)合金刀粒焊接至刀桿；由于車(chē)削過(guò)程更換了車(chē)刀，為了處理好接刀問(wèn)題，在前一把車(chē)刀粗車(chē)時(shí)必須預(yù)留有足夠的精車(chē)余量。

2）在車(chē)削內(nèi)孔時(shí)，由于孔深比較大，加工過(guò)程冷切困難，斷屑和排屑問(wèn)題嚴(yán)重，易發(fā)生鉆頭折斷。解決辦法是車(chē)削到一定深度時(shí)停止主軸，通過(guò)人工方法用工具將鐵屑排出并對(duì)零件和車(chē)刀進(jìn)行冷卻。

3）對(duì)半聯(lián)軸器A和B的齒進(jìn)行外形加工時(shí)，隨著加工深度的增加，彈刀現(xiàn)象就越來(lái)越嚴(yán)重。解決辦法是采用MasterCAM軟件編程時(shí)，在齒之間繪制加工輔助線(xiàn)。開(kāi)放槽采用在XY方向增加走刀次數(shù)解決加工余量；封閉槽采用挖槽方式加工，注意不能垂直下刀，采用螺旋或斜線(xiàn)下刀。

4）半聯(lián)軸器B需要一次裝夾加工完成，壓板與刀具之間容易發(fā)生干涉問(wèn)題，解決的辦法是先壓孔底部，加工完齒后，再壓外部，然后松開(kāi)孔底壓板，這樣就避免了刀具在加工過(guò)程中與壓板的干涉問(wèn)題。

5）半聯(lián)軸器A和聯(lián)接軸中的型腔加工部位比較深，排鐵屑困難，刀具易產(chǎn)生彈性變形，針對(duì)這個(gè)問(wèn)題采用的解決方案是進(jìn)行分段加工，將刀具夾持的長(zhǎng)度依次加長(zhǎng)，切削用量依次減小進(jìn)行編程和加工。

3　裝配

工件加工完成后進(jìn)行裝配，首先將聯(lián)接軸裝至半聯(lián)軸器B上作為變速箱的輸入軸軸端，然后插入橡膠連接件，再將半聯(lián)軸器A裝到電機(jī)軸上，對(duì)好位置后，移動(dòng)電機(jī)，使半聯(lián)軸器A緊緊箍住橡膠連接件，裝配即完成。然后進(jìn)行動(dòng)平衡檢測(cè)，符合要求后，在生產(chǎn)線(xiàn)上安裝并試運(yùn)行。

4　結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)磨損失效的聯(lián)軸器進(jìn)行反求技術(shù)處理，分析了各零件的加工工藝，采用多種設(shè)備實(shí)現(xiàn)了零件的制造，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)安裝和調(diào)試，所制造的聯(lián)軸器滿(mǎn)足了工作要求，為企業(yè)在短時(shí)間內(nèi)更換了失效的聯(lián)軸器，使企業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)盡快地得到了恢復(fù)，證明了反求技術(shù)在零部件替換上的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 林新貴，詹欣榮，易根苗.基于UG的分流芯桿四軸數(shù)控加工方法［J］. 制造業(yè)自動(dòng)化，2010，03：39-40，59.

［2］ 朱成俊，彭二寶.基于Pro/E鞋模造型在MasterCAM加工中的應(yīng)用［J］.制造業(yè)自動(dòng)化，2011，09：44-46.

［3］ 張金萍.典型多槽零件的數(shù)控車(chē)削加工——切紙輥槽的數(shù)控加工技術(shù)［J］.制造業(yè)自動(dòng)化，2011，22：67-69.

The reverse manufacturing technology on wear-out failure coupling

LIN Xin-gui， ZHAN Xin-rong

中圖分類(lèi)號(hào)：TH16

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1009-0134（2016）05-0163-03

收稿日期：2016-03-07

基金項(xiàng)目：廣州番禺職業(yè)技術(shù)學(xué)院科技類(lèi)重點(diǎn)資助項(xiàng)目（KJ-3）。

作者簡(jiǎn)介：林新貴（1973 -），男，福建仙游人，副教授，博士研究生，主要從事數(shù)控技術(shù)方面的教學(xué)和研究。