2000 t 雙動壓力機傳動系統(tǒng)改造

牟春燕，周 瑩

（一汽-大眾汽車有限公司，吉林長春 130011）

0 引言

一汽-大眾汽車有限公司轎車一廠沖壓車間有4 條大型自動化生產(chǎn)線，如圖1 所示。其中3 條沖壓線為德國阿爾福特生產(chǎn)制造，并于1995 年交付使用。每條生產(chǎn)線有6 臺多連桿4 點壓力機，主要生產(chǎn)轎車的大型沖壓件。由于大眾集團質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格，因此對壓力機的精度要求高，尤其是壓力機滑塊連續(xù)運行時相對與工作臺的平行度和垂直度，它對沖壓件的質(zhì)量起決定性作用。上橫梁內(nèi)左右偏心齒輪運轉(zhuǎn)是否同步，是影響滑塊運行垂直度和平行度的重要因素。

圖1 沖壓車間自動化生產(chǎn)線

1 設(shè)備故障分析

1.1 故障現(xiàn)象

壓力機在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)滑塊運行到下死點時，模具的一側(cè)閉合到位，并且限制器已經(jīng)接觸，而另一側(cè)仍然有較大的間隙，上下模具無法正常閉合。對于這種現(xiàn)象常規(guī)的判斷分析是滑塊底面相對于工作臺上表面的平行度超差。常規(guī)調(diào)整的方法是將滑塊停到下死點180°，然后用內(nèi)徑千分尺或者百分表測量4個壓力點正下方的相對距離差值。如果超差，根據(jù)測量數(shù)據(jù)將滑塊閉合高度調(diào)整的傳動機構(gòu)聯(lián)軸節(jié)斷開一點或兩點，單獨調(diào)整某點的數(shù)值，然后再測量4 點，確定在精度范圍之內(nèi)后，將聯(lián)軸節(jié)重新連接起來，修理完畢。

但是，這樣處理后經(jīng)過一個行程的運行，平行度再次出現(xiàn)非常大的差值。根據(jù)多年設(shè)備安裝和傳動系統(tǒng)維修經(jīng)驗，初步判斷故障原因不在滑塊高度調(diào)整機構(gòu)，而可能出現(xiàn)在傳動系統(tǒng)。為此，采用另一種平行度測量方法：首先讓滑塊從0°運行到90°，測量此時的平行度是左高右低；再將滑塊由90°運行到270°，測量出的平行度變?yōu)樽蟮陀腋?。如果是調(diào)整機構(gòu)的問題，應(yīng)該呈現(xiàn)相同的變化趨勢，由此判斷是傳動系統(tǒng)出現(xiàn)故障，進一步判斷可能是同步齒輪問題。

1.2 結(jié)構(gòu)分析

如圖2 所示，壓力機上橫梁內(nèi)部的傳動系統(tǒng)分為一級傳動和二級傳動兩部分，電機通過皮帶輪軸帶動的高速離合器軸運動為一級傳動；通過齒輪嚙合帶動偏心齒輪轉(zhuǎn)動為二級傳動。其中一級傳動和二級傳動通過中間的一個過輪帶動左側(cè)前級同步齒輪，左側(cè)前級同步齒輪帶動右側(cè)前級同步齒輪，左、右前級同步齒輪再通過同軸上的兩個小齒輪分別帶動左右偏心齒輪。制造廠商為了在設(shè)備組裝后保證運行精度，消除制造誤差帶來的影響，將左右前級同步齒輪設(shè)計成可在圓周上調(diào)整的齒圈，調(diào)整好設(shè)備運行精度達到要求后，將齒圈部分用錐銷固定在軸上。如果其中一個前級同步齒輪錐銷竄出，齒圈在軸上變?yōu)椴还潭?，不能按照原有的形式帶動兩個偏心齒輪，兩個偏心運動順序就被打亂，那么滑塊運行便會出現(xiàn)無序狀態(tài)，出現(xiàn)平行度隨意變化的故障現(xiàn)象。

圖2 壓力機傳動系統(tǒng)

另外，此設(shè)備一級傳動系統(tǒng)和二級傳動系統(tǒng)之間的過輪是由兩個相對的斜齒輪組成的人字齒輪。它們由12 個銷螺栓組成一個整體人字齒輪。這樣做可以降低加工工藝的難度和成本，但是也留下了連接不可靠的隱患。最后查找出來的原因就是由于其上的銷螺栓斷裂損壞（圖3），殘體掉入下腔，將左側(cè)前級同步齒輪限制錐銷的擋圈刮壞（圖4），導(dǎo)致錐銷竄出，造成設(shè)備左右不同步。

2 維修方案的確定

2.1 過輪故障原因分析

（1）由于生產(chǎn)線三班連續(xù)生產(chǎn)，過輪連接銷螺栓長期受到交變載荷的作用，產(chǎn)生疲勞裂紋導(dǎo)致斷裂。

（2）最初設(shè)計時連接銷螺栓設(shè)計強度不足。

（3）過輪連接銷螺栓裝配時預(yù)緊力不均勻或過大。

（4）前級同步齒輪錐銷長期受到油浸及高溫作用，緊固劑失效引起松動。

通過對拆卸后的故障分析，認為通過銷螺栓連接在一起的過輪不可靠，有必要進行結(jié)構(gòu)改進。

2.2 維修前準(zhǔn)備工作及拆裝方案的確定

在維修前按壓力機使用說明書對傳動系統(tǒng)進行技術(shù)分析，熟悉其結(jié)構(gòu)特點。在此基礎(chǔ)上，考慮到故障只能發(fā)生在二級傳動系統(tǒng)，提出打破以往常規(guī)的維修方案：一級傳動機構(gòu)不解體，而是整體從壓力機的床頭上吊下（圖5），露出需要修理的二級傳動齒輪，可以節(jié)省3 d（6 個班次）的工作量。根據(jù)一級傳動系統(tǒng)內(nèi)部各部件的形狀尺寸，估算出整體重量約50 t，完全可以利用車間的60 t 天車來完成吊裝作業(yè)。在起吊過程中，天車稱重裝置顯示為47 t。在準(zhǔn)備好相應(yīng)的吊具、工具和量具后開始進行拆卸作業(yè)。

圖5 拆卸一級傳動機構(gòu)

2.3 拆卸步驟

（1）把滑塊停到下死點，在工作臺對應(yīng)壓力點的四角各放一個方箱，利用4 個32 t 機械千斤頂支撐住滑塊。用內(nèi)徑千分尺測量滑塊四點和工作臺面之間的距離，再逐步調(diào)整各個千斤頂，使滑塊保持水平。關(guān)閉氣源總閥門，排掉所有氣罐內(nèi)的壓縮空氣，特別注意平衡氣缸內(nèi)的氣壓。切斷電源，掛好安全警告牌。

（2）拆卸主電機皮帶以及與一級傳動系統(tǒng)連接的氣管、油管、電源線、固定一級傳動系統(tǒng)的螺絲，拆除四周的8 個定位鍵。

（3）準(zhǔn)備4 根特制的等長2.7 m 鋼絲繩，將一級傳動系統(tǒng)整體吊至地面進行拆解。發(fā)現(xiàn)一級傳動軸下的過輪損壞嚴(yán)重，其連接銷螺栓都已斷裂，兩個相向斜齒輪已經(jīng)分體，銅瓦嚴(yán)重磨損，中間固定軸由于變形已無法拆下，最后采用機加手段破壞拆除，重新加工新件。

（4）二級傳動系統(tǒng)拆卸前，要在各齒輪嚙合處做標(biāo)記，這是保證安裝時恢復(fù)原偏心位置最重要的步驟。當(dāng)分別將兩個前級同步齒輪拆下后，發(fā)現(xiàn)左側(cè)前級同步齒輪定位錐銷擋圈損壞，錐銷全部竄出。

2.4 改造方案

（1）新過輪不再采用兩體結(jié)構(gòu)，改為一體人字齒輪（圖6），材料選40MnVB（低淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼）。

圖6 改進后的過輪

（2）考慮到錐銷一旦松動，必然失去連接效用，決定將前級同步齒輪固定錐銷改為直銷，并加大直徑，材料選用40MnVB。

2.5 技術(shù)要求

（1）過輪銅瓦用液氮冷縮后裝入，刮配銅瓦，保證1/1000 D 的間隙，并保證接觸均勻。

（2）前級同步齒輪固定銷過盈配合，加大過盈量，采用液氮冷裝配法。

2.6 安裝調(diào)整

（1）安裝前清洗拆卸下來的每個零件，按照拆卸時步驟的相反次序逐件安裝，特別需要注意各嚙合齒輪的相對位置。

（2）啟動潤滑泵，充分潤滑30 min，開動微調(diào)，慢速運轉(zhuǎn)一個行程。

（3）利用內(nèi)徑千分尺測量并調(diào)整滑塊精度，使滑塊與工作臺的相對精度保持在0.12 mm/m，然后在滑塊調(diào)整區(qū)間內(nèi)反復(fù)調(diào)整四五次，在90°、180°和270°等3 個位置測量滑塊的平行度。經(jīng)過3 個循環(huán)的測量，精度都在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)。

（4）空負荷連續(xù)運轉(zhuǎn)24 h 磨合后交付生產(chǎn)。

3 結(jié)束語

維修改造后的壓力機經(jīng)過短時間的磨合后，已經(jīng)能夠達到出廠時的設(shè)計要求。改造部件運行良好，改造后消除了此類故障再次發(fā)生的隱患。通過這次故障分析及維修改造，積累了傳動系統(tǒng)的維修經(jīng)驗。其中偏心齒輪影響滑塊精度的無序性故障判斷；重量達到50 t 的一級傳動整體吊裝兩次，節(jié)省6 d（12 班次）的工作量；修復(fù)后按照標(biāo)記恢復(fù)原始精度等都是技術(shù)含量極高的工作，為其他壓力機發(fā)生此類故障的正確判定和維修起到了非常重要的指導(dǎo)作用。