鏈條零件的加工工藝分析

程華俊 郎劍 吳俊

摘 要： 鏈傳動主要由鏈輪和鏈條組成，具有傳動穩(wěn)定、結構簡單的優(yōu)點，廣泛應用于各種機械設備中。而鏈條主要由鏈板、滾子、銷軸、套筒等零件組成。鏈條零件的加工質量對于鏈傳動的應用效果會產(chǎn)生直接的影響。因此，應注重鏈條零件的加工工藝。針對鏈條零件的技術要求和加工工藝進行了簡要分析，以期對相關研究起到一定的補充作用。

關鍵詞： 鏈條零件 加工工藝 技術要求 保養(yǎng)更換

中圖分類號： TH162文獻標識碼： A文章編號： 1679-3567（2024）01-0021-03

鏈傳動是一種較為常見的機械傳動方式，在鏈條的輔助下將動力從一個軸傳到另一個軸。鏈傳動的傳動效率較高，承載能力較強，可靠性也比較高，在諸多領域都得到了廣泛應用。鏈條是鏈傳動中的核心部件，能夠將動力傳遞到齒輪或者鏈輪上，適用于高負載、高速度的工作環(huán)境。若想發(fā)揮鏈傳動的優(yōu)勢，應在鏈條零件加工時注意其加工工藝，從而使鏈傳動成為穩(wěn)定可靠的動力傳遞利器。

1 鏈條的基本部件

鏈條是機械設備的常用零件，可用于機械設備的傳動與牽引。一般來說，鏈條主要由四部分組成：鏈板、銷軸、滾子和套筒[1]。如圖1所示，S1套筒、S2滾子和S3內鏈板組成了S4內單節(jié)。銷軸S5和外鏈板S6組成了外單節(jié)。完整的鏈條由內單節(jié)和外單節(jié)連接而成。

鏈板是鏈條中最常見的零件，通常由鋼板沖壓而成，對于不同的鏈條，其鏈板的厚度與尺寸也會存在差異。將鏈板連接在一起就組成了鏈條的主要結構，主要用于承載負荷和傳遞動力。套筒通常由金屬材料或者塑料制成，能夠對鏈節(jié)起到保護作用，并且減小鏈條的磨損，延長鏈條的使用壽命。銷軸是鏈條的重要組成，主要負責連接鏈板并且傳遞動力。銷軸一般由碳鋼或者合金鋼制成，強度和硬度都較高，可以保證鏈條具備較好的傳動能力[2]。銷軸的連接方式主要有自鎖和配合兩種形式。在不同的應用場景中，選擇使用不同的連接方式。滾子是鏈條的重要部件，主要負責傳遞動力，減少鏈條的摩擦，增加承載能力，緩解彎曲疲勞。

2 鏈條零件的技術要求

2.1 材料要求

鑒于鏈條的使用場景，鏈條材料需要具有較高的強度、耐磨性、可焊性和熱處理性能。材料選擇的好壞對于鏈條的性能會產(chǎn)生直接的影響。通常選擇合金鋼、中碳鋼和不銹鋼作為鏈條零件的原材料。合金鋼具有較高的硬度，在高溫環(huán)境下其韌性和耐磨性能仍然良好。同時，合金鋼的抗腐蝕性較強，能夠在潮濕、腐蝕的環(huán)境下長期工作。其中，鉻鋼、鉻鉬鋼以及高合金耐熱鋼能夠同時滿足溫度和強度的要求。

2.2 強度和韌性要求

要保證鏈條的正常使用壽命，確保鏈條的強度和韌性是關鍵。一般鏈條硬度范圍應在45～55 HRC之間，同時應韌性良好，這樣才能夠保證鏈條在使用時安全、穩(wěn)定，承受重負荷的工作條件。不同標準和應用場景中，鏈條的硬度標準也存在一定的差異[3]。例如：美國標準規(guī)定鏈條表面的硬度應在45～50 HRC之間，歐洲標準則規(guī)定鏈條硬度應在48～55 HRC之間。因此，應根據(jù)實際的需求選擇符合標準的產(chǎn)品。

2.3 抗疲勞性要求

在鏈條的失效形式當中，疲勞破壞是非常常見的一種。鏈條在使用時會受到?jīng)_擊和振動，因此，鏈條應具有良好的抗疲勞性，以防止發(fā)生斷鏈的情況。隨著鏈條產(chǎn)品性能的提高，對其疲勞性能指標也提出了新的要求。對于鏈條疲勞強度的指標要求，不能僅僅用循環(huán)次數(shù)來衡量，而是應對加載大小、載荷循環(huán)次數(shù)等進行綜合考量。

2.4 鏈輪、齒輪和鏈條之間的匹配要求

為了保證鏈條的使用性能，應保證鏈輪、齒輪和鏈條之間有嚴密的匹配，齒輪面的間隙應大小合適，避免使鏈條出現(xiàn)打滑的情況，對機器的正常運轉造成影響。鏈輪的齒數(shù)應與鏈條的齒數(shù)相同。若不同，可能會造成鏈條在使用過程中產(chǎn)生過多張力或張力不足，影響傳動效率。鏈輪和鏈條的壓力角也應匹配，在不匹配的情況下，會造成壓力分布不均，造成鏈條失效的問題。鏈條和鏈輪的中心距離應該匹配，若不匹配，則會影響傳動的效率，也難以保證鏈條運行時的穩(wěn)定性。

2.5 鏈條質檢的要求

鏈條是機械傳動、牽引的高強度連接件，在設備的正常運轉中發(fā)揮著重要作用。因此，對鏈條進行檢測十分必要。鏈條質量的好壞主要是由原材料、加工工藝、質檢等多個因素決定的。在鏈條的制造過程中，需要經(jīng)過多次質檢，以保證鏈條具有良好的性能和質量。在質檢時，主要需要對材料的化學成分、鏈條的尺寸精度、外觀質量、耐熱性、硬度、抗拉強度、抗沖擊性能等方面進行測試。通過嚴格的檢測，可以將不良產(chǎn)品排除，提高鏈條的質量。

2.6 鏈條的保養(yǎng)和更換

在鏈條使用過程中，需要定期對其進行保養(yǎng)。在保養(yǎng)時需要對其進行清洗和潤滑。若鏈條出現(xiàn)斷鏈、磨損或者變形的情況，則要及時更換。在更換鏈條時，應選擇與原鏈條一致的型號和規(guī)格。同時，要保證鏈輪和齒輪的清潔，運行狀態(tài)正常。在完成更換后，需對鏈條進行檢查和潤滑，從而保證鏈條的工作壽命。

3 鏈條零件的加工工藝

3.1 鏈板的加工工藝

鏈板的加工工藝主要采用的是沖壓成型的方式，將其沖壓成需要的形狀和尺寸。由于鏈板兩個孔洞的尺寸要求有很高的精度，因此在加工鏈板時可以采用多工位級進模的沖壓方式。鏈板的沖壓工藝遵循以下流程：先進行備料，使用粗床對兩個孔洞進行粗沖，然后沖切口，進行折彎處理，對折彎的部分進行整形，再對兩個孔洞進行精沖。在沖壓完成之后需要進行熱處理、噴砂和發(fā)藍，再對表面粘附的油污進行清洗[4]。在沖壓過程中，需要先進行剪板，為落料做好充分的準備，確保落料時合理排料。軋制主要是為了使鏈板的厚度能夠符合要求，使鏈板之間能夠更好地交互。鏈板上的兩個孔洞采用復合沖壓的工藝加工而成，孔的位置和尺寸應與設計要求相符，保證最終鏈條的強度和精度。落料排料可以保證兩個孔洞的中心線與材料的軋制方向保持一致。在加工鏈板上的孔洞時，需要保證孔徑公差以及形位公差，使內外鏈板和軸銷之間能夠合理配合，增加鏈條的牢固性。熱處理能夠使鏈板的力學性能得到保證，將內部應力去除，提高鏈條的硬度和強度。

3.2 套筒的加工工藝

套筒是一種中空的圓柱形零件，主要用于固定和連接。鏈條套筒的加工工藝遵循以下流程：先進行備料，對材料進行拉絲和校直處理，加工內孔，處理對斷面倒角，然后進行熱處理和無心磨削，再對表面粘附的油污進行清洗。在加工過程中，需要先將套筒的尺寸和材料確定下來，根據(jù)使用要求和使用環(huán)境選擇材料。根據(jù)設計的要求，將相關參數(shù)確定下來，如內外直徑、長度、公差等。在加工套筒時所使用的拉絲工藝主要是為了后續(xù)加工做鋪墊，可以使鏈條有良好的外表，磨削量一致，為內孔的加工提供定位基準。在實行拉絲處理之后，材料會變彎，需要對其進行校直，然后再進行后續(xù)工藝。采用車切下料的方式加工鏈條套筒可以確保端面垂直于中心線。在加工套筒內孔時，可以應用鉆模與外圓定位，保證內孔尺寸精度、粗糙度都能夠符合設計需求。無心磨削可以確保外圓表面的粗糙度以及外徑尺寸的精度，促進加工效率的提升。只有保證套筒尺寸的精度，才能夠使套筒和鏈板后續(xù)更加順利地裝配，同時也可以確保滾子和套筒之間的間隙。套筒外表面的精度可以確保滾子在滾動過程中有較好的靈活性，減輕鏈條的磨損，延長鏈條的使用壽命。在套筒的兩端面需要進行倒角處理，主要是為了保證后續(xù)裝配時能夠更加快速、安全。

3.3 銷軸的加工工藝

鏈條銷軸的加工主要遵循以下流程：先進行備料，對材料進行拉絲和校直，然后進行切斷下料，再對工件兩端進行倒鈍處理，最后進行熱處理和無心磨削。對軸銷進行拉絲和校直與加工套筒的目的相同。切斷下料主要是為了保證銷軸兩端面與中心軸線垂直，延長銷軸的使用壽命[5]。對銷軸的兩端進行倒鈍處理是為了使后續(xù)裝配時鉚合量實現(xiàn)最大化。對銷軸進行熱處理可以增加銷軸的強度和韌度，保證銷軸的粗糙度和質量，提高加工效率。對銷軸的外徑尺寸具有較高的要求，以便后續(xù)銷軸和鏈板能夠更加順利地裝配。銷軸和鏈板之間的裝配可以使銷軸和套筒之間的間隙得到控制，保證鏈條的節(jié)距在合理范圍內。銷軸表面的粗糙度可以使銷軸和套筒之間的接觸面積增大，增加鏈條的抗磨損性能。

3.4 滾子的加工工藝

滾子在鏈條中主要起到傳遞載荷的作用，其制造工藝直接影響著鏈條的承載能力和使用壽命。鏈條滾子的加工流程為先進行備料，對材料進行拉絲和校直，進行切斷下料，然后加工內孔，對端面進行倒角處理，再進行滲碳處理，最后進行熱處理和無心磨削。對鏈條滾子的加工工藝與套筒的加工工藝基本相同。主要不同體現(xiàn)在材料選擇和熱處理的方式上。在加工完成之后，需要對滾子進行發(fā)藍處理，確保滾子在惡劣環(huán)境中仍能發(fā)揮其作用。在發(fā)藍時，需要將零件加熱到一定的溫度，經(jīng)過化學水溶液冷卻、造化，最終使零件表面呈現(xiàn)藍色。在發(fā)藍處理之后，鏈條的外觀會更加美觀，同時還具有防銹的作用。在進行滲碳處理時，需要將零件放置在熱處理設備中，加熱到一定溫度，并且保溫一定的時間，再通過含碳介質，將其滲透到零件表面，增加鏈條的硬度，并且可以使鏈條更加耐磨。在鏈條加工完成之后，需要進行嚴格的質檢，確保鏈條產(chǎn)品的合格率。

4 鏈條應用領域和市場前景

鏈條行業(yè)是工業(yè)領域的重要組成部分，在機械傳動中具有非常重要的作用，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸業(yè)等領域均得到了廣泛應用。在工業(yè)領域，鏈條主要應用于機械傳動設備中，如礦山機械、起重機械、冶金機械等。其中，重型鏈條的承載能力較強，使用壽命較長，主要用于起重重載物品的機械設備。輕型鏈條主要用于傳送輕載物品的機械設備。在農(nóng)業(yè)領域，鏈條主要應用于農(nóng)用機械的傳動系統(tǒng)，如割草機、拖拉機、收割機等。這類機械需要穩(wěn)定性強、耐用性強的鏈條，對于鏈條質量的要求較高。在交通運輸業(yè)領域，鏈條主要應用于交通工具當中，如汽車、摩托車等。汽車和摩托車的傳動鏈均為鏈條的常見應用場景。隨著我國工業(yè)化進程的加快和產(chǎn)業(yè)結構的不斷調整，鏈條制造業(yè)具有非常廣泛的發(fā)展前景?，F(xiàn)階段，全球的鏈條市場都在穩(wěn)步發(fā)展。隨著全球制造業(yè)的復蘇，鏈條的需求量不斷增加[6]。新能源以及新材料的應用也促進了鏈條行業(yè)的升級。對于我國的鏈條市場來說，在工業(yè)自動化和智能化普及的背景下，鏈條行業(yè)迎來了更大的發(fā)展空間。未來，鏈條行業(yè)將朝著智能化、綠色化、高效化的方向發(fā)展。

5 結語

綜上所述，鏈條行業(yè)正在以穩(wěn)定的態(tài)勢發(fā)展，鏈條每個零件都需要精細的加工工藝，涉及到鏈板加工、軸銷加工、套筒加工、滾子加工等環(huán)節(jié)。通過合理的工藝和嚴格的質檢，可以生產(chǎn)出質量優(yōu)良、性能穩(wěn)定的鏈條產(chǎn)品。因此，在對鏈條進行加工時，應選擇相應的加工工藝，保證產(chǎn)品能夠與使用要求相符。本文通過分析鏈條零件的加工工藝，可以保證鏈條的強度、韌度和剛度，使鏈傳動能夠符合設計要求，促進鏈條行業(yè)不斷升級和優(yōu)化。

參考文獻

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[6]楊金霞.基于Matlab的船舶鏈條零件疲勞強度安全系數(shù)計算[J].艦船科學技術，2020，42（18）：220-222.