重型車從動錐齒輪壓淬變形控制的研究

李翔

摘 要：車輛的齒輪零件是十分重要的組成部分，對于重型車來說，關(guān)系著其組裝和運(yùn)行。因此在完成從從動齒輪的生產(chǎn)時(shí)，也好格外的注意其質(zhì)量，對其壓淬變形進(jìn)行有效控制。文章研究進(jìn)行基于機(jī)床調(diào)整的重型車從動錐齒輪壓淬變形控制措施，并評估其效果，借此提升從動錐齒輪的生產(chǎn)加工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：重型車;從動錐齒輪;壓淬變形

中圖分類號：U466? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B? 文章編號：1671-7988（2020）13-25-03

Study on the Pressure-quenching Deformation Control of Steering Cone Gear

in Heavy Duty Vehicles

Li Xiang

（ Ningxia Machinery Research Institute Co.， Ltd.， Ningxia Hui Autonomous Region Yinchuan 750000 ）

Abstract： The gear parts of the vehicle are very important parts， for the heavy vehicle， it is related to its assembly and operation. Therefore， when finishing the production of driven gear， we should pay special attention to its quality and effectively control its press hardening deformation. This paper studies the control measures of press hardening deformation of driven bevel gear of heavy truck based on machine tool adjustment， and evaluates its effect， so as to improve the production and processing quality of driven bevel gear.

Keywords： Heavy truck; Driven bevel gear; Press hardening deformation

CLC NO.： U466? Document Code： B? Article ID： 1671-7988（2020）13-25-03

前言

齒輪由于其自身物理特性，以及在加工過程中需要經(jīng)過壓淬工藝的原因，會由于熱處理產(chǎn)生應(yīng)力的畸變，導(dǎo)致精度的下降，零件的變形。齒輪的壓淬變形，不僅是齒輪的精度下降，同時(shí)有合適齒輪的剛性強(qiáng)度下降。這種情況下，如果將從動錐齒輪繼續(xù)安裝在重型車上進(jìn)行使用，就有可能造成齒輪的過度磨削，引起偏載;也可能造成車輛運(yùn)行過程中的齒面燒傷、產(chǎn)生磨削嚴(yán)重?fù)p傷，引發(fā)點(diǎn)蝕和疲勞斷齒。這些都會造成車輛的安全隱患。因此在壓淬過程中，應(yīng)當(dāng)注意調(diào)整機(jī)床或相關(guān)加工工藝，確保整體的壓淬過程變形控制，保證齒輪的變形在合理范圍內(nèi)，不會造成成品的質(zhì)量問題和使用安全隱患。

1 從動錐齒輪壓淬變形原理分析

從動錐齒輪作為重型車零件中需要進(jìn)行壓淬熱處理的零件，其本身會在壓淬過程中，產(chǎn)生一定的淬火畸變。其主要的原理在于，壓淬過程經(jīng)過了壓力以及溫度的劇烈變化，同時(shí)溫度的改變是在瞬間發(fā)生的。這種瞬時(shí)的急促而劇烈的溫度轉(zhuǎn)換，造成了零件組織的轉(zhuǎn)變，形成了體積膨脹或體積收縮的巨大內(nèi)部應(yīng)力;同時(shí)，外部的加溫程度不均勻，對于齒輪的金屬特性影響也就不均勻，金屬在完成變形應(yīng)力的抵抗時(shí)無法完成徹底的抵抗，和內(nèi)應(yīng)力形成了反作用力。內(nèi)外部應(yīng)力的改變，以及對整體的應(yīng)力反應(yīng)，造成了齒輪零件的膨脹和收縮不穩(wěn)定，同時(shí)由于抵抗力的不均勻，造成了進(jìn)一步的變形。

2 重型車從動錐齒輪壓淬變形現(xiàn)狀及分析

2.1 機(jī)床調(diào)整前壓淬零件變形情況

通過結(jié)合不同批次的從動錐齒輪壓淬情況后的合格率統(tǒng)計(jì)，確定機(jī)床調(diào)整前壓淬零件變形情況。統(tǒng)計(jì)合格率數(shù)據(jù)為從動錐齒輪的內(nèi)孔橢圓度和平面度數(shù)據(jù)。通過統(tǒng)計(jì)可以發(fā)現(xiàn)，從動錐齒輪壓淬合格比率約為百分之71，有約百分之29的的從動錐齒輪，在生產(chǎn)加工壓淬的過程中，會發(fā)生嚴(yán)重變形，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不合規(guī)。

2.2 重型車從動錐齒輪壓淬變形現(xiàn)狀分析

從內(nèi)孔橢圓度以及平面度數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)來看，不合格品占有百分之29的大幅度比率，接近百分之三十。這部分的不合格品，嚴(yán)重的浪費(fèi)的生產(chǎn)資源，同時(shí)降低了企業(yè)的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。從變形的情況來看，橢圓度關(guān)系的內(nèi)孔情況的變形和平面度關(guān)系的平面變形，在整體的變形影響中，都是較大的，幾乎改變了從動錐齒輪百分之六十到百分之七十的形態(tài)特征。即使是較為輕微的變形，也能夠達(dá)到百分之十到百分之十五左右。由此可見，整體的重型車從動錐齒輪壓淬生產(chǎn)，是存在較大的技術(shù)精度缺陷的，無法有效的保證齒輪的生產(chǎn)質(zhì)量。

分析這一問題的原因，我們結(jié)合從動錐齒輪的生產(chǎn)工藝，以及生產(chǎn)設(shè)備等，可以歸納出一下幾個原因：機(jī)床的精度、模具的結(jié)構(gòu)和精度、零件表面狀態(tài)、計(jì)量器具等。通過對以上原因的進(jìn)一步分析，我們提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施，保證齒輪的壓淬質(zhì)量。這部分措施包括對機(jī)床以及模具的精度和結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整和進(jìn)一步的修正;完善整體的零件狀態(tài)，確保部分關(guān)鍵模具的重塑，完善零件的表面控制效果;統(tǒng)一生產(chǎn)和加工過程找那個的計(jì)量器具和使用工序，確保標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。通過這些措施，調(diào)整重型車從動錐齒輪的生產(chǎn)過程，提供質(zhì)量保證。

3 重型車從動錐齒輪壓淬變形控制措施

3.1 機(jī)床精度調(diào)整

從動錐齒輪的生產(chǎn)機(jī)床，是生產(chǎn)加工基礎(chǔ)，對于從動錐齒輪壓淬變形的控制，有著重要的影響。其精度調(diào)整，首先通過中心缸垂直度的測量完成偏差調(diào)整。從動錐齒輪生產(chǎn)機(jī)床中心缸垂直度需要達(dá)到0.5mm以下。其次，調(diào)整機(jī)床的中心支座，降低基準(zhǔn)面的偏差。對于其基準(zhǔn)面磨平度不足的部分，進(jìn)行磨平調(diào)整。最后，要完成生產(chǎn)機(jī)床的通用下模調(diào)整。整體下模的平面度要達(dá)到0.02mm，確保貼合程度和穩(wěn)定性。如機(jī)床的使用年限過長，存在損壞或平面度不足的情況，一是考慮對輕微處進(jìn)行修補(bǔ)，二是在嚴(yán)重情況下，對整體下模進(jìn)行修正更換。

3.2 模具精度調(diào)整

模具是完成從動錐齒輪壓淬定性的重要器具，因此，對于機(jī)床中模具的各個部分，要進(jìn)行精度的調(diào)整，確保其對于變形情況的控制。模具的精度調(diào)整內(nèi)容包括支承底板的調(diào)整、內(nèi)環(huán)的調(diào)整、外壓環(huán)的調(diào)整、內(nèi)壓環(huán)的調(diào)整。對于支承底板的調(diào)整，要將修正后平面度控制在0.02mm以下;內(nèi)環(huán)的調(diào)整重要是將0.05mm到0.06mm的內(nèi)環(huán)平整度，調(diào)整至低于0.01mm。對于內(nèi)壓環(huán)和外壓環(huán)來說，不同模具在機(jī)床使用時(shí)有不同的平整度基礎(chǔ)，對其調(diào)整都要保證在平整度0.01mm的標(biāo)準(zhǔn)值。

3.3 關(guān)鍵模具重塑

關(guān)鍵模具如果在實(shí)際壓淬過程中，無法保證從動錐齒輪的變形控制，則需要進(jìn)一步的調(diào)整其塑造能力，確保控制零件內(nèi)孔橢圓度。在必要情況下，進(jìn)行關(guān)鍵模具的重塑。重塑關(guān)鍵模具器械為擴(kuò)漲器。這一器械的主要目的是通過螺釘變形的及控制，降低壓淬從動錐齒輪時(shí)，其受到的內(nèi)外力影響，減小變形程度，進(jìn)而保證變形的控制，減少不合格成品。一是進(jìn)行擴(kuò)漲器螺釘?shù)膹?qiáng)度重塑，提升其剛度，從螺釘?shù)淖冃芜M(jìn)行控制?？梢詫⒙葆斣?5級的鋼凋質(zhì)提升至40級的鋼凋質(zhì)，徹底杜絕擴(kuò)漲器螺釘變形情況。并據(jù)此完成整體的改動調(diào)整。在剛度調(diào)整的幾乎上，進(jìn)一步改進(jìn)其尺寸，可由原本的M6向M8調(diào)整，降低螺釘?shù)淖冃魏蛿U(kuò)漲器對于壓淬從動錐齒輪的內(nèi)外受力影響。除此之外嗎，重塑過程還需要完成擴(kuò)漲器的漲塊、底座的調(diào)整改造。對于其尺寸公差、形位公差給予嚴(yán)格界定，確保合理布置和對變形情況的嚴(yán)格控制。

3.4 零件表面控制

零件的表面控制，在于排除外在的因素，降低其在零件內(nèi)孔橢圓度、平面度上的影響。從以往的加工經(jīng)驗(yàn)來看，盡管機(jī)床和模具在從動錐齒輪的加工過程中會導(dǎo)致變形，但是零件的表面因素更容易引起平面度的不足，引起細(xì)微的變形。這種影響和可以占到不合格比率的百分之十五左右。這部分外在因素包括從動錐齒輪加工切削過程的加工飛邊現(xiàn)象、鐵屑滯留孔內(nèi)不及時(shí)清理情況、壓淬過程中飛邊、鐵屑掉進(jìn)淬火油引起模具干涉情況等。無論是何種外在因素，最終都會導(dǎo)致從動錐齒輪的從零件表面開始的受力變化，因而導(dǎo)致的變形問題。

完成零件表面控制，降低其對從動錐齒輪的壓淬變形影響的措施，可以從預(yù)防和主動處理兩個方面入手。一是通過控制壓淬入爐前的從動錐齒輪表面狀態(tài)，預(yù)防可能出現(xiàn)的變形情況。加工操作過程中增加砂輪片打毛刺的過程，采用砂輪和銼刀修正飛邊。同時(shí)通過壓縮空氣機(jī)全面的清理從動錐齒輪的孔洞，確保零件的清潔性。對于淬火油槽，完成周期性的清理，確保固定時(shí)間內(nèi)的徹底清理，減低零星鐵屑隨零件帶人淬火機(jī)床內(nèi)造成的變形影響。二是主動處理外在因素影響的表面問題。對擴(kuò)漲器中粘有鐵屑的問題，進(jìn)行漲塊工作時(shí)的運(yùn)動方向的調(diào)整和處理。

3.5 統(tǒng)一計(jì)量器具

從動錐齒輪的生產(chǎn)加工過程，會在各個機(jī)床流轉(zhuǎn)，完成多個生產(chǎn)工序，因此需要確保生產(chǎn)過程中統(tǒng)一的計(jì)量器具，確保規(guī)格的統(tǒng)一和平整度的統(tǒng)一。根據(jù)生產(chǎn)廠內(nèi)更為合理的從動錐齒輪的生產(chǎn)設(shè)計(jì)，結(jié)合各個工序的生產(chǎn)需求，在保證器具的使用狀態(tài)的情況下，調(diào)整各個生產(chǎn)過程的器具計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)在統(tǒng)一的狀態(tài)下。一是采用統(tǒng)一的塞尺測量平面度、二是在測量內(nèi)孔橢圓度時(shí)，確保和平面度測量的結(jié)合。三是在使用過程中考慮測量器具的磨損，隨著時(shí)間和生產(chǎn)周期的推進(jìn)，也好完成測量精度的檢定，確保檢測標(biāo)準(zhǔn)。

4 重型車從動錐齒輪壓淬變形控制的效果分析

通過以上措施的實(shí)行，對于整體的從動錐齒輪壓淬生產(chǎn)過程進(jìn)行了嚴(yán)密的調(diào)整和修正。完成各項(xiàng)調(diào)整后，通過對從動錐齒輪壓淬成品的合格率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，可以確定總體的合格率能夠達(dá)到百分之98以上。這說明，從調(diào)整機(jī)床入手，完成整體工序內(nèi)容的調(diào)整和修正，有助于完成重型車從動錐齒輪壓淬變形控制。

但是這部分控制，仍然存在一定的控制差異，例如內(nèi)孔橢圓度的控制公差，沒有完全的規(guī)避，對規(guī)定程度的達(dá)成略顯不足，需要進(jìn)一步的提升其生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制和管理

措施。另外對于機(jī)床精度、模具精度的調(diào)整，需要周期性、長時(shí)間的進(jìn)行，維修成本有一定的增加。同時(shí)，對于外界因素如鐵屑問題影響的從動錐齒輪壓淬變形問題，無法完成全面的控制，還是會存在一定的變形問題。

5 結(jié)語

重型車從動錐齒輪壓淬變形情況，在生產(chǎn)過程中的影響因素和問題變化情況有很多，因此其變形控制存在一定的困難。結(jié)合一定調(diào)整和改進(jìn)措施，有助于降低其變形應(yīng)力的影響，進(jìn)而控制其變形問題。通過平衡和調(diào)整機(jī)床、模具的工藝措施、重塑關(guān)鍵性的模具剛度、調(diào)整統(tǒng)一的計(jì)量器具，以及完成零件表面的控制，能夠盡可能的控制從動錐齒輪壓淬過程出現(xiàn)變形情況，提升總體成品的合格率，提升重型車運(yùn)行保障。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊鍇，程濤.典型凸輪軸齒輪熱處理變形控制的提升及工裝夾具的個性化應(yīng)用[J].金屬加工（熱加工），2014（11）：26-30.

[2] 李軍.重型車從動錐齒輪壓淬變形控制的研究[J].機(jī)械工人（熱加工），2007（11）：50-53+55.

[3] 陳金明.齒輪淬火過程的溫度場、熱應(yīng)力與熱變形的有限元分析[J].熱加工工藝，2011，40（06）：181-184.