齒輪銷(xiāo)壓裝工藝的分析

穆文慧

（中國(guó)重汽大同齒輪公司， 山西 大同 037000）

1 發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸飛輪組的組成

曲軸由主軸頸、連桿軸頸、曲軸臂、平衡塊、曲軸前端、曲軸后端等組成。

曲軸飛輪組在發(fā)動(dòng)機(jī)中所起的作用是，把活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，為汽車(chē)的行駛和其他需要?jiǎng)恿Φ臋C(jī)構(gòu)輸出扭矩，同時(shí)儲(chǔ)存能量，用以克服非做功行程的阻力，使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。

曲軸飛輪組的主要部件有曲軸、曲軸齒輪、飛輪、扭轉(zhuǎn)減振器、曲軸皮帶輪、正時(shí)齒輪、鏈輪、起動(dòng)爪、主軸瓦、飛輪螺栓等組成。

本文所述的曲軸齒輪的一端安裝在飛輪上，可與起動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)齒輪嚙合，供啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)使用，10個(gè)通孔用螺栓裝配固定，1個(gè)銷(xiāo)孔用圓柱銷(xiāo)與飛輪連接，內(nèi)孔與軸承裝配連接，見(jiàn)圖1。多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪應(yīng)與曲軸一起進(jìn)行動(dòng)平衡，否則在旋轉(zhuǎn)時(shí)因重量不平衡而產(chǎn)生離心力，將引起發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)并加速主軸軸承的磨損。為了在拆裝時(shí)不破壞它們的平衡狀態(tài)，飛輪與曲軸之間應(yīng)有嚴(yán)格的相對(duì)位置，并用定位銷(xiāo)或不對(duì)稱(chēng)布置螺栓予以保證。

2 機(jī)械加工裝配后的齒輪

機(jī)械加工裝配后的齒輪成品簡(jiǎn)圖如圖2所示。此零件屬于典型的斜齒、壁高、壁薄件（包括徑向、軸向）齒輪。

圖1 曲軸齒輪裝配連接圖

圖2 機(jī)械加工裝配后的曲軸齒輪成品簡(jiǎn)圖

3 原機(jī)械加工工藝方案機(jī)械加工以及裝配中的問(wèn)題

3.1 壓裝銷(xiāo)子存在的問(wèn)題

由于熱處理后不再對(duì)銷(xiāo)孔進(jìn)行加工，而熱處理變形對(duì)銷(xiāo)孔孔徑及形位公差的影響程度決定了壓銷(xiāo)成品的質(zhì)量，熱處理后銷(xiāo)孔直徑產(chǎn)生變化以及銷(xiāo)孔內(nèi)垂直度產(chǎn)生的形狀誤差，導(dǎo)致出現(xiàn)以下問(wèn)題：銷(xiāo)孔內(nèi)垂直度、圓柱度一致性降低，壓裝合格率低；出現(xiàn)銷(xiāo)子壓斜、壓歪、壓腫、壓扁等現(xiàn)象；不能夠保證壓裝完銷(xiāo)子兩面相對(duì)內(nèi)孔的垂直度，一致性差，且銷(xiāo)孔中心與齒輪孔中心距離尺寸偏差無(wú)規(guī)律性，而此距離為飛輪相連接的尺寸，它的尺寸穩(wěn)定與否最終影響裝配的合格率，此距離尺寸的散差偏離大，使得過(guò)程把控能力不足,增加了最終出廠檢驗(yàn)的工作量,導(dǎo)致了產(chǎn)品交付的延遲、產(chǎn)品質(zhì)量的下降與產(chǎn)品成本的提高等。

3.2 壓銷(xiāo)完的成品零件存在的問(wèn)題

采用原機(jī)械加工工藝方案壓銷(xiāo)完的成品零件銷(xiāo)孔強(qiáng)度較低、硬度較低、加工工藝性差，在與發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪組裝配中發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)品一次性裝配合格率低，因此需要重新進(jìn)行正向流程的開(kāi)發(fā)，通過(guò)運(yùn)用DFMEA與PFMEA潛在失效模式的風(fēng)險(xiǎn)分析，并進(jìn)行工藝流程的再升級(jí)。

4 加工方案

4.1 原工藝流程

鍛件—粗車(chē)—粗車(chē)件（外協(xié)）來(lái)料檢驗(yàn)—精車(chē)齒輪兩端面、倒角、內(nèi)孔等—滾齒—齒兩端倒棱—鉆10個(gè)螺栓孔—鉆1個(gè)銷(xiāo)孔—倒兩邊螺栓孔、銷(xiāo)孔角—打零件標(biāo)識(shí)—熱處理—平磨大端面—車(chē)端面、車(chē)內(nèi)孔、倒角—磨齒—探傷退磁—壓裝裝配銷(xiāo)—涂油、清洗和包裝—發(fā)貨。

4.2 現(xiàn)工藝流程（優(yōu)化工藝方案）

鍛件—粗車(chē)—粗車(chē)件（外協(xié)）來(lái)料檢驗(yàn)—精車(chē)齒輪兩端面、倒角、內(nèi)孔等—滾齒—齒兩端倒棱—鉆10個(gè)螺栓孔—鉆1個(gè)銷(xiāo)孔—倒兩邊螺栓孔、銷(xiāo)孔角—打零件標(biāo)記—熱處理—熱處理（銷(xiāo)孔防滲）—平磨大端面—車(chē)端面、倒角、車(chē)內(nèi)孔—磨齒—探傷退磁—銑、鉸銷(xiāo)孔—壓裝裝配銷(xiāo)—涂油、清洗和包裝—發(fā)貨。

4.3 工藝提升

通過(guò)傳統(tǒng)的加工方法和工藝不能控制工件銷(xiāo)孔的變形，達(dá)不到銷(xiāo)孔要求精度。工藝提升后采用現(xiàn)工藝流程方法，達(dá)到了更高精度的裝配要求。對(duì)齒輪進(jìn)行后期加工處理，在熱處理前對(duì)銷(xiāo)孔進(jìn)行給熱處理且留一定的切削余量，采用防滲的方法防止銷(xiāo)孔熱變形，熱處理后再次加工（銑、鉸）銷(xiāo)孔直徑，提高了齒輪銷(xiāo)孔精度，保證銷(xiāo)孔直徑與孔內(nèi)垂直度都符合工藝設(shè)計(jì)要求。

4.4 壓裝設(shè)備

采用如圖3所示的半自動(dòng)、半手工壓力機(jī)加工壓銷(xiāo)工序，把壓銷(xiāo)工裝安裝在機(jī)床上，再把銷(xiāo)子安裝到工裝上，用壓力機(jī)把銷(xiāo)子壓裝到齒輪銷(xiāo)孔內(nèi)，完成成品的加工。

圖3 壓力機(jī)

5 齒輪裝配分析、比較趨勢(shì)圖

1）采用原工藝流程方案，齒輪壓銷(xiāo)后，齒輪中心孔到銷(xiāo)孔中心距離不符合工藝圖紙要求（50 mm±0.03 mm），銷(xiāo)子兩面垂直度不符合小于0.05 mm的要求，從圖4中可以看到有大于十個(gè)數(shù)據(jù)超出規(guī)定的范圍。

圖4 采用原工藝流程方案齒輪中心孔到銷(xiāo)孔中心距離趨勢(shì)圖

2）采用現(xiàn)工藝流程方案，齒輪壓銷(xiāo)后，齒輪中心孔到銷(xiāo)孔中心距離符合工藝圖紙要求（50 mm±0.03 mm），銷(xiāo)子兩面垂直度符合要求小于0.05 mm的要求，從圖5中可以看到?jīng)]有數(shù)據(jù)超出規(guī)定的范圍。

圖5 采用現(xiàn)工藝流程方案齒輪中心孔到銷(xiāo)孔中心距離趨勢(shì)圖

3）采用現(xiàn)工藝流程加工后，壓銷(xiāo)前后銷(xiāo)孔尺寸、銷(xiāo)子的變化規(guī)律如圖6所示。銷(xiāo)子孔徑尺寸Φ8（-0.034/-0.07），銷(xiāo)子直徑Φ8（0/-0.022），壓銷(xiāo)前銷(xiāo)子孔徑尺寸均沒(méi)有超出規(guī)定范圍，壓裝后銷(xiāo)子直徑均沒(méi)有超出規(guī)定范圍。

圖6 采用現(xiàn)工藝流程壓銷(xiāo)前后銷(xiāo)孔尺寸、銷(xiāo)子的變化規(guī)律

3）舊工藝流程會(huì)造成內(nèi)孔出現(xiàn)高低點(diǎn)（如圖7所示），影響齒輪中心孔與銷(xiāo)孔中心的中心距，最終影響裝配。采用現(xiàn)工藝流程加工后，消除了舊工藝流程壓銷(xiāo)工序銷(xiāo)子對(duì)內(nèi)孔產(chǎn)生的一系列影響。

5）通過(guò)大量的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，利用現(xiàn)工藝流程加工后，內(nèi)孔壓銷(xiāo)前后的變化如下頁(yè)圖8所示，變化量最大為0.015 mm，過(guò)程一致性更加穩(wěn)定。

圖7 壓銷(xiāo)對(duì)內(nèi)孔的影響

6 結(jié)語(yǔ)

流程是一系列共同給客戶創(chuàng)造價(jià)值的相互關(guān)聯(lián)活動(dòng)的過(guò)程，工藝流程的優(yōu)化是一項(xiàng)提升產(chǎn)品品質(zhì)的策略。經(jīng)過(guò)優(yōu)化工藝流程，對(duì)特殊零件進(jìn)行特殊工序的開(kāi)發(fā)，以期通過(guò)不斷地探索、完善、優(yōu)化工藝流程保持企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

圖8 內(nèi)孔孔徑壓銷(xiāo)前后趨勢(shì)圖