鋼丸引起的變速器總成異響分析

韋柳紅

柳州上汽汽車車車車有限公司 廣西柳州 545000

變速器總成異響常見(jiàn)表現(xiàn)有以下幾大類：噪聲大，分貝值超過(guò)總成圖樣要求，一般為齒輪竄動(dòng)或軸間距不合格導(dǎo)致。轟鳴聲大而渾厚，常見(jiàn)為齒輪崩裂等。軸承是精密零件，當(dāng)有異物進(jìn)入軸承溝里，高速旋轉(zhuǎn)后會(huì)發(fā)生規(guī)律間斷性異響，軸承異響不管是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，故障聲音都不消除，拆解變速器總成后通常會(huì)發(fā)現(xiàn)內(nèi)腔有明顯可見(jiàn)異物，同時(shí)軸承外圈也會(huì)有刮痕。而這些可見(jiàn)異物通常是鋼丸，隱藏在齒軸零件與結(jié)合齒的縫隙中或軸的加工工藝孔中。變速器總成校驗(yàn)時(shí)，鋼丸通過(guò)齒輪油在變速器總成內(nèi)流動(dòng)到軸承中，導(dǎo)致軸承異響。如圖1所示。

圖1 鋼丸刮痕

齒零件有鋼丸的原因

鋼丸的產(chǎn)生與拋丸有關(guān)。拋丸是一種去除表面氧化皮等雜質(zhì)，提高外觀質(zhì)量的表面處理工藝。齒輪熱處理出爐后，表面的氧化皮以及熱前剃齒倒棱出現(xiàn)的毛刺必須采用拋丸進(jìn)行處理。齒輪與結(jié)合齒壓裝后才能進(jìn)行焊接，因?yàn)榻Y(jié)合齒是薄件，受焊接瞬間熱量影響，出現(xiàn)不可避免的變形，導(dǎo)致齒輪與結(jié)合齒結(jié)合處出現(xiàn)縫隙。齒輪總成在拋丸后縫隙必然會(huì)殘留部分鋼丸，縫隙殘留鋼丸數(shù)量受鋼丸直徑、結(jié)合齒結(jié)構(gòu)、熱處理清洗頻次及拋丸濾網(wǎng)目數(shù)等影響。因此拋丸工序是直接造成卡鋼丸的關(guān)鍵工序，而清洗決定了鋼丸殘留數(shù)量的多少。

齒零件減少鋼丸的改善措施

1.控制結(jié)合齒變形量，減小縫隙

結(jié)合齒焊接前，應(yīng)先清洗擋齒和結(jié)合齒，清洗干凈保證表面清潔度可避免焊接引起的焊接飛濺，同時(shí)也避免兩零件結(jié)合面有異物導(dǎo)致的縫隙。結(jié)合齒壓裝前進(jìn)行預(yù)熱有利于焊接。同時(shí)應(yīng)設(shè)計(jì)專用壓裝工裝，有效保證結(jié)合齒壓裝過(guò)程中的垂直度同時(shí)受力均勻。壓裝過(guò)程應(yīng)旋轉(zhuǎn)不同角度（一般180°）保證工裝壓頭、零件受力均勻。

2.優(yōu)化零件結(jié)構(gòu)

如圖2所示，可以看出不同齒結(jié)構(gòu)對(duì)卡鋼丸影響明顯不同。常嚙合齒、惰輪等沒(méi)有結(jié)合齒基本不會(huì)存在卡鋼丸風(fēng)險(xiǎn)；結(jié)合齒與擋齒差不多一樣大，存在卡鋼丸風(fēng)險(xiǎn)比較高；最后一種是風(fēng)險(xiǎn)最高的，即結(jié)合齒比擋齒小并且?guī)江h(huán)卡腳槽。另外輸出軸個(gè)體比較大并且有內(nèi)孔軸承位，拋丸后也很容易卡鋼丸。如果在產(chǎn)品設(shè)計(jì)之初就考慮結(jié)合齒與擋齒的比例結(jié)構(gòu)，就能有效減少卡鋼丸現(xiàn)象。如果結(jié)構(gòu)允許直接設(shè)計(jì)結(jié)合齒與擋齒預(yù)留1mm以上的縫隙，這樣小鋼丸就不能卡在縫隙里，方便后面工序進(jìn)行清理鋼丸。

圖2 不同齒結(jié)構(gòu)的影響

3.優(yōu)化拋丸工藝

拋丸工作時(shí)也是有很多方法減少卡鋼丸的概率。

1）增加鋼丸直徑。結(jié)合齒縫隙一般小于0.3mm，這樣的縫隙較小，沒(méi)有薄而足夠硬度的清理工具進(jìn)行清理鋼丸。如果使用直徑大于0.8mm的鋼絲切丸就可以有效避免鋼丸卡在小的縫隙當(dāng)中。

2）增加鋼丸硬度。一般企業(yè)都采用低貝鋼丸，因硬度較低在使用過(guò)程中容易磨損，變小后卡入結(jié)合齒縫隙不易清理。鋼絲切丸硬度較高并且外觀呈不規(guī)則條狀，采用φ0.8mm規(guī)格可以大大降低卡鋼丸風(fēng)險(xiǎn)。低貝鋼丸和鋼絲切丸對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 低貝鋼丸和鋼絲切丸對(duì)比

3）減少拋丸時(shí)間。通過(guò)驗(yàn)證合理拋丸時(shí)間，在保證去除氧化皮和毛刺后，最大程度減少拋丸時(shí)間，可以減少鋼丸的磨損，避免鋼丸磨損變小卡入齒與結(jié)合齒的縫隙中。另外對(duì)零件結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類，不同結(jié)構(gòu)的零件使用不同時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行拋丸。如果設(shè)備允許，最好設(shè)置專用1臺(tái)拋丸機(jī)對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)的零件進(jìn)行拋丸，這樣拋丸工作時(shí)間和更換濾網(wǎng)也可以針對(duì)性設(shè)置。

4.優(yōu)化拋丸工裝

零件的擺放直接決定了拋丸受力方向，這樣對(duì)于結(jié)構(gòu)沒(méi)有優(yōu)勢(shì)的零件極為不利。例如輸出軸組件內(nèi)孔有軸承位，那么拋丸料架設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)該讓結(jié)合齒向下，這樣能有效避免鋼丸直接噴射進(jìn)入縫隙，又能避免內(nèi)孔軸承位堆積鋼丸。設(shè)計(jì)如圖3所示的防護(hù)工裝，

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與此同時(shí)，激光加工工藝各項(xiàng)技術(shù)也在不斷深化發(fā)展、高度融合應(yīng)用，在新能源汽車即將取代傳統(tǒng)燃油車的發(fā)展趨勢(shì)下，激光加工工藝技術(shù)還將在新能源白車身制造以及能源電池制造等方面涌現(xiàn)出更多的綜合性技術(shù)應(yīng)用。