吳慶君 趙 崠

(1.淮南市石油化工機(jī)械設(shè)備有限公司技術(shù)部，安徽 232033;2.太原重工股份有限公司矯直機(jī)研究所，山西 030024)

矯直機(jī)的主傳動(dòng)系統(tǒng)由電機(jī)通過聯(lián)軸器→減速機(jī)→齒輪分配箱→萬向接軸→工作輥裝置帶動(dòng)設(shè)備轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)行。

電機(jī)傳動(dòng)經(jīng)減速機(jī)后由齒輪分配箱等速輸出至每一個(gè)矯直輥單元，因受輥數(shù)與輥距影響，故要求齒輪分配箱結(jié)構(gòu)緊湊、傳遞扭矩大、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。齒輪分配箱內(nèi)部由一系列傳動(dòng)齒輪軸組成，齒形采用漸開線硬齒面齒形，齒形淬火后進(jìn)行磨齒，其優(yōu)點(diǎn)是傳遞力矩大，使用壽命長。由于其齒輪軸數(shù)量多、加工工序長，要求精度高，其中車床工序是一個(gè)重要的質(zhì)量控制環(huán)節(jié)，它對(duì)齒面滲碳淬火過程中齒外圓與中心孔跳動(dòng)值的修正精度會(huì)直接影響到后續(xù)工序的加工質(zhì)量。

1 矯直機(jī)傳動(dòng)齒輪軸車床加工工序介紹與質(zhì)量分析

1.1 齒輪軸結(jié)構(gòu)尺寸與技術(shù)要求

齒輪軸結(jié)構(gòu)尺寸見圖1，其技術(shù)要求:

(1)調(diào)質(zhì)硬度217～255HBW;

(2)齒部滲碳淬火，有效硬化層深度0.6 mm～1 mm;

(3)齒面硬度58～62HRC;

(4)軸端中心孔按GB145—1985 60°C 型中心孔;

(5)材質(zhì):20CrNi2Mo。

1.2 調(diào)質(zhì)處理滾齒后的工序

圖1 齒輪軸結(jié)構(gòu)尺寸Figure 1 Gear shaft structure dimension

(1)齒面滲碳。

(2)車:找正齒面跳動(dòng)≤0.07 mm，平兩端面重打中心孔，中心孔定位，車Ra1.6 μm 面直徑留余量3 mm。

(3)齒面淬火。

(4)車:修研中心孔，找正齒面跳動(dòng)≤0.04 mm，中心孔定位，車Ra1.6 μm 面直徑留余量0.6 mm。

(5)磨:中心孔定位，磨Ra1.6 μm 外圓。

(6)磨齒:中心孔定位磨齒。

1.3 車床工序質(zhì)量分析

在第2 道車床工序中因齒面為一斷續(xù)外圓，找正較為困難，其找正精度將直接影響中心孔相對(duì)齒外圓的跳動(dòng)值與Ra1.6 μm 軸頸3 mm 余量的分布;如找正誤差過大，加之淬火后的變形將致使第4 道車床工序?qū)χ行目仔扪泻?，Ra1.6 μm 軸頸外圓余量分布不均勻造成磨削困難甚至加工不起來而報(bào)廢。并且齒面找正精度將直接影響修研后的中心孔相對(duì)齒外圓的跳動(dòng)值，中心孔作為后續(xù)磨齒定位基準(zhǔn)，所產(chǎn)生的齒面相對(duì)軸頸的跳動(dòng)值也將影響齒輪分配箱裝配后運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)。由此可見，車床工序中齒面找正誤差是修正中心孔、消除熱處理變形、保證裝配精度、提高產(chǎn)品質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。

由于此類齒輪軸數(shù)量多，需多名工人進(jìn)行加工，工人技術(shù)水平的高低，會(huì)使產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生異常波動(dòng)。

就此，以車床齒外圓找正精度為要因，收集數(shù)據(jù)，分析掌握數(shù)據(jù)分布情況，估算車床工序的不合格品率，分析質(zhì)量散差原因，測定工序能力。

2 矯直機(jī)傳動(dòng)齒輪軸車床加工工序的質(zhì)量分布

2.1 數(shù)據(jù)收集

以第2 道車床工序完成后的齒輪軸為檢測對(duì)象，檢查齒外圓跳動(dòng)值。選取N=30 件齒輪軸，分6 組進(jìn)行檢測，零件以中心孔定位，用千分表為工具測量，進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，見表1。

表1 收集的數(shù)據(jù)Table 1 Collected data

極差R=0.08－0.02=0.06 mm

確定第一組下組界:

2.2 編制頻數(shù)分布表

頻數(shù)分布表見表2。

由表2 數(shù)據(jù)得到的計(jì)算結(jié)果:

式中，h 為組距;f 為頻次;u 為變換數(shù)，頻數(shù)最大組令其變換數(shù)為0;X0為變換數(shù)為0 組的組中值;X 為平均值;S 為標(biāo)準(zhǔn)偏差。

2.3 繪制分析直方圖

圖2 是繪制的分析直方圖。

表2 頻數(shù)分布表Table 2 Frequency distribution

圖2 分析直方圖Figure 2 Analysis histogram

對(duì)照規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析比較為偏心型。雖然分布范圍落在公差界限T下與T上之內(nèi)，但分布中心偏離規(guī)格中心，故有超差的可能，說明控制有傾向性。

3 矯直機(jī)傳動(dòng)齒輪軸車床加工工序的能力指數(shù)

工序能力指數(shù)，就是產(chǎn)品公差范圍與工序能力之比，為定量表示工序能力滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)的質(zhì)量要求的程度。

當(dāng)給定單向公差的上限值時(shí)，常采用的公式為:

式中，Cp上為給定單向公差的上限值時(shí)的工序能力指數(shù);Tu為公差上限;X 為平均值;S 為標(biāo)準(zhǔn)偏差。

經(jīng)查工序能力等級(jí)評(píng)定表，1≥Cp上≥0.67時(shí)工序能力等級(jí)為三級(jí)。判斷工序能力不充分，分散程度大的主要原因?yàn)樯a(chǎn)存在周期性，一段時(shí)間不生產(chǎn)造成操作工人技術(shù)生疏;車床卡盤與尾座的同心度誤差影響;操作工人人員變化。

經(jīng)查工序能力指數(shù)對(duì)應(yīng)的不合格品率表，不合格品率為4.55%，應(yīng)加強(qiáng)質(zhì)量檢驗(yàn)，并增加檢驗(yàn)頻次，及時(shí)發(fā)現(xiàn)找正誤差，修正中心孔保證產(chǎn)品質(zhì)量。

4 質(zhì)量控制措施

根據(jù)以上取得的數(shù)據(jù)，針對(duì)工序能力指數(shù)的提高，調(diào)整工序結(jié)構(gòu)的分布中心，需加強(qiáng)首件零件的檢驗(yàn)，更新千分表，維修機(jī)床調(diào)整卡盤裝卡精度，對(duì)操作工人進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)和經(jīng)驗(yàn)交流，加強(qiáng)現(xiàn)場質(zhì)量控制。

5 結(jié)論

通過測定矯直機(jī)傳動(dòng)齒輪軸車床加工工序的質(zhì)量分布和工序能力，為提高產(chǎn)品質(zhì)量，維持生產(chǎn)穩(wěn)定高效的運(yùn)行，加強(qiáng)生產(chǎn)管理提供了科學(xué)的分析和指導(dǎo)依據(jù)。