擠塑機分配齒輪箱殼體工藝研究

擠塑機分配齒輪箱殼體工藝研究

帶有擠塑機組成的齒輪箱是與擠塑機相關(guān)的齒輪傳動機構(gòu)。輸入端與殼體相連，輸出端與擠塑機擠壓螺釘相連，并承受擠塑機傳遞的擠壓壓力（軸向傳遞是壓縮溶液形成的動力，也是確定擠塑機工作性能參數(shù)的主要因素）。這種動力通過把實驗的齒輪連接到齒輪箱的殼體中。因此，殼體不僅是齒輪箱的支撐結(jié)構(gòu)，也是主要的支撐結(jié)構(gòu)。由于擠塑機擠壓螺桿軸線成微小夾角,與之相聯(lián)接的分配齒輪箱軸也相應(yīng)成微小夾角,因此齒輪箱殼體上支撐錐齒輪對的兩組軸承孔軸線也成微小夾角(2°～3°),這是構(gòu)成殼體加工工藝的主要難點。殼體結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。殼體由中間隔板分隔為前后兩個腔,前腔為錐齒輪嚙合腔,后腔用于推力軸承安裝及輸入軸端支撐。后箱板上軸承孔1安裝滾子調(diào)心軸承,孔2處為輸入軸軸伸處。α取1°10′、1°18′等多種。綜上所述,分配齒輪箱殼體的主要特點是:高溫工作環(huán)境、低轉(zhuǎn)速、軸承孔受較大軸向力、箱體受較大力矩、兩組軸承孔軸線成微小夾角(2°～3°)。1殼體加工技術(shù)的要點和分析1.1超聲波探傷、內(nèi)應(yīng)力由于殼體工作環(huán)境為高溫,而且受較大力矩,軸承孔受較大軸向力,因此不允許殼體存在裂紋、較大氣孔、夾渣、縮孔、縮松等鑄造缺陷,必須在機加工之前進行超聲波探傷。另外,如果殼體內(nèi)部存在較大內(nèi)應(yīng)力,在高溫工作環(huán)境中會自然釋放,引起軸承孔及其它重要部位變形,產(chǎn)生附加外力及力矩,不利于齒輪箱充分發(fā)揮效能,甚至帶來運行故障。因此殼體必須經(jīng)過充分時效處理。1.2底腳面5加級車位這兩道工序主要是劃出并加工工藝基準:合箱面5、底腳面6、止口d3(見圖1右圖)。方法是:以非加工面3、4為基準劃出底腳面6及合箱面5加工線;按中心高H要求劃止口d3中心十字線;由立式車床車削合箱面5及止口d3。由于臥式銑鏜床平旋盤車外圓及端面誤差較大,不能滿足作為基準的d3及合箱面5精度要求,故采用立式車床加工此兩基準。1.3鍵的工序時，鍵的工序就這是齒輪箱殼體加工的主要工序,也是最關(guān)鍵的工序。本工序完成殼體上所有決定齒輪箱精度及工作性能的軸承孔系、拉桿孔系及安裝平面加工,工藝難點也體現(xiàn)在本道工序中。1.3.1底腳面6加工首先是完成底腳面6及視孔面7的加工。底腳面6既是安裝基準面,也是鏜削加工定位基準,因此加工時以合箱面5定位銑削加工底腳面6,以保證底腳面6與合箱面5的垂直度。1.3.2調(diào)整碳流孔下齒輪箱及孔端軸線第二步是劃線以確定兩成微小夾角的軸承孔系加工起收稿日期:2000-05-12;修訂日期:2000-06-23點(設(shè)備:TPX611B)。方法是:找正合箱面5,找正止口d3中心,在d3端面劃一垂直線①,左右平移a1/2劃另二垂直線②、③,②、③為找正基準線(如圖2)。因兩軸承孔系所成夾角僅2°20′,其軸線交于近3m遠處(如圖3),無法以其交點為加工起點,在普通鏜床上加工,只有采取劃線法才能確定其加工起點(專用機床可使用專門夾具,通過調(diào)試實現(xiàn))。而且基于齒輪箱工作時低轉(zhuǎn)速、大負荷的特點,可以采取類似于專用機床調(diào)試過程的試切法來保證兩軸承孔系的軸線夾角及中心距。因此劃線法確定加工起點是可行的,這在加工實踐中也得到證實。另外,理論上垂直線②、③與線①之距應(yīng)該為A0O0、A0′O0,但由于軸線夾角很小,AO與A0O0的值相差很小(小于0.02mm,如圖4),所以,用AO代表A0O0是可以的。1.3.3旋轉(zhuǎn)角度選取及檢測第三步是鏜削軸承孔系加工基準。方法是:找正合箱面5,找正止口d3中心,工作臺旋轉(zhuǎn)1°10′,平移至線②,夾緊工作臺,鏜孔d4H7。完成后向相反方向旋轉(zhuǎn)工作臺2°20′,再平移至線③,夾緊工作臺,鏜孔d4′H7(如圖5)。完成后,以二芯棒與孔d4H7、d4′H7(d4、d4′均不是成品尺寸)配,測量計算中心距a1、a2(如圖5、圖6),并記錄測量結(jié)果,作為下一步精加工調(diào)試依據(jù)。兩組同軸等徑孔d4H7、d4′H7即為精加工基準,d4的取值略小于d1,一般取d4=d1-10,以保證精加工調(diào)整試切有足夠的調(diào)整裕量(因此毛坯所留加工余量應(yīng)以d4為準)。由于普通銑鏜床工作臺旋轉(zhuǎn)分度很粗略(精度僅為1°),因此本工步工作臺旋轉(zhuǎn)角度1°10′也很粗略。方法是:由鉗工在工作臺旋轉(zhuǎn)分度線180°處左右1°以外將1°六等分,加工時,工作臺的旋轉(zhuǎn)角度即以此刻度線為基準。這種分度精度低,且不能實現(xiàn)反饋控制,因此必須采用檢測的方法確定分度情況,檢測方法是:以兩件圖5所示芯棒分別與孔d4、d4′配,精確測量L1、a3、a4(精確到0.01mm),據(jù)下列公式計算a1、a2及夾角α,公式推導(dǎo)如下(見圖5、圖6)。在圖6中,AF表示芯棒軸線,CE表示芯棒母線,α表示軸承孔軸線單邊夾角。在實測中,可測得a3、a4、L1;a1、a2、α為所求參數(shù)。由圖可知:tanα=(a4-a3)/2L1a1=a3-2A1CA1C=A0CcosαA0C=d4/2a2=a1+2A0DtanαA0D=L1-AA0AA0=BAtanαBA=(d3-a1)/2由以上8個式子計算可得:(1)角α=arctan[(a4-a3)/2L1];(2)中心距a1=a3-d4cosα;(3)中心距a2=a1+[2L1-(d3-a1)tanα]tanα。1.3.4調(diào)整中心距及邊緣調(diào)整量的確定方法是:將殼體調(diào)頭,使鏜床主軸自合箱面5處伸入,找正d1孔系(先找正側(cè)母線,再找正孔圓心),按第三步中檢測結(jié)果調(diào)整中心距(橫向移動工作臺),鏜軸承孔系至尺寸,合后箱板,鉆、反鏜后箱板;再拆箱,找正另一軸承孔系,如前一組調(diào)整、加工各孔,合后箱板,鏜后箱板上各孔。選擇自合箱面5處伸入主軸,是由于隔板處軸承孔d2尺寸大于d1,自止口d3處伸入主軸,跨距太大,不易實現(xiàn)反鏜;同時由于后箱板上孔系復(fù)雜,自止口d3處伸入主軸無法完成所有同軸孔加工。中心距及夾角的調(diào)整。一般只調(diào)整中心距(即工作臺橫向平移)。由于實測角度誤差一般只有幾分角度,而銑鏜床工作臺旋轉(zhuǎn)分度精度低(1°),無法實現(xiàn)微調(diào),只能以變化中心距的方式來調(diào)整。調(diào)整方法及單邊調(diào)整量(在圖中以S表示)如圖7所示。考慮到測量誤差,未將Δd/2作為單邊調(diào)整量(Δd為偏差較小端的中心距誤差值)。1.3.5后箱板上孔加工其一,后箱板上有一系列同軸孔,其中與d1同軸的孔d6與調(diào)心滾子軸承相配合,對同軸度有較高要求(一般為0.015mm,見圖1),必須與孔d1在一次裝夾中完成加工,所以后箱板上孔系必須與箱體合箱后加工。其二,由于加工d6孔采用反鏜工藝,而殼體后腔幾乎是完全封閉的,給測量帶來很大困難,尤其是精鏜,根本無法實現(xiàn)常規(guī)測量(通常用內(nèi)徑百分量表測量孔最終尺寸),因此要得到合乎要求的d6H7孔,必須另覓他法。我們采取的方法是:先在另一廢棄殼體上反鏜與d6同精度孔,然后用此刀桿精鏜d6H7孔。其三,精鏜余量一般取0.1mm(單邊余量),以減少精鏜刀桿在切入時振動過大,引起刀具移動,破壞試切時獲得的精度。2軸類零件加工工藝的改進建議,即通過數(shù)控銑削加工主要工藝條件為從上面的工藝方法及工藝分析中可以看出,在保證殼體加工精度的措施中,操作者技術(shù)水平起著主要作用,這對保證加工質(zhì)量的穩(wěn)定性是不利的。理論分析可知,在影響錐齒輪嚙合質(zhì)量的各因素中,兩軸承孔軸線夾角的精度起著決定性作用。兩錐齒輪外形近似于長圓柱形(長徑比約為5/4),夾角誤差將在整個軸長上影響嚙合質(zhì)量,而中心距誤差只會在局部齒高上影響嚙合質(zhì)量。由于齒輪箱低速運轉(zhuǎn)(約40r/min),中心距誤差對承載能力及其他工作性能影響并不大,這在我們的試驗中得到證實。采用前述試切—測量—調(diào)試工藝加工的軸承孔軸線夾角誤差在4′～6′之間,嚙合面積僅40%～50%,而且偏向一端;而采用數(shù)控鏜床TPK6511/3(為半閉環(huán)系統(tǒng),工作臺旋轉(zhuǎn)精度為4″)加工,其嚙合區(qū)面積達80%,且分布較為均勻,整機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、靈活低噪。由此可見,軸線夾角2α加工精度影響之大。因此對鏜削工藝的改進建議是:①選用工作臺具備較高回轉(zhuǎn)精度的銑鏜床作為主加工設(shè)備。最好選用閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng),這樣軸線夾角精度就完全由機床精度保證。②采用粗精分開的工藝方法。粗加工和精加工鏜床分開;粗加工和精加工工序分開。③若無數(shù)控鏜銑床,可采用以下方法提高普通銑鏜床工作臺的旋轉(zhuǎn)精度:在工作臺底座上固定一百分表頭,使之打在工作臺側(cè)面一點,測量該點回轉(zhuǎn)半徑R,當(dāng)工作臺旋轉(zhuǎn)時,根據(jù)百分表頭示數(shù)及R值計算旋轉(zhuǎn)角度(可以準確到1″)?；剞D(zhuǎn)半徑R的測量可采用以下方法:將一頂尖置于工作臺中心并找正該中心,測量頂尖頂點與百分表頭與工作臺接觸點的水平距離,這個水平距離就是R的值。3表