工艺选择对齿轮品质的影响

by admin on 2020年3月20日

前不久,东风有限刃量具厂在2006年开发的电喷发动机齿轮和十三吨轮边桥齿轮分别取得为东风康明斯配套、为东风德纳车桥公司配套的独家供货资格,打破了同类产品与几个竞争对手纠缠分羹的困局;一季度,刃量具厂新品销售收入达到747万元,有38种新品零件实现批量出口。据了解,加强新品开发已成为刃量具厂在市场竞争中突围的重要“战术”。而刃量具厂汽车零件开发团队正是这场突围的尖兵,2006年他们共开发出齿轮新品107种。
为责任全力奋战
刃量具厂的汽车零件开发团队有2个资深技术专家和11个拥有本科学历、平均年龄30刚出头的年轻人。就是这样一支年轻的队伍,承担着刃量具厂90%以上的汽车零部件前期开发和加工工艺开发等重要任务,承担着为企业开拓市场提供新品支撑的重大责任。
“去年一年压力特别大,大家都憋足了劲干活,全年共开发出107种齿轮新品。”刃量具厂技术部负责汽车零件开发的周永平副部长介绍说,自2005年商用车市场需求下滑后,刃量具厂的生产经营也受到了巨大冲击,产品滞销、工厂开工不足,一时间职工开始埋怨技术人员没有开发出适销对路的产品,领导也期望有新产品迅速打开市场困局,这让研发人员真切地感受到了肩上沉甸甸的责任。
在责任的激励下,刃量具厂汽车零件开发团队涌现出了不少“拼命三郎”。2006年,因车间试制的新品品种多、数量少,一般都放在白天进行机械加工、晚上进行热处理,热处理工程师程涛为防止试制的热处理产品变形,经常在上完白班后,又等到晚上八九点钟指导、检查操作工装好炉后才回家,有一次试制的一种凸轮轴齿轮第二天要发交,可车间冷加工到天黑都还没完成,他只好在家守着电话等消息,后来接到电话已经是凌晨1点多钟,他从张湾赶到现场服务完后天还没亮,只好又打车回家睡了个“回笼觉”。
刃量具厂为保证新品开发进度,还在汽车零件开发中全面导入了项目负责制。“现在,只要有项目开工,我们就没有了规律的节假日。”齿轮产品开发组组长舒忠茂带着一种对团队深深的歉意娓娓道来:2006年国庆节,QSKV项目齿轮正处在试制的节骨眼上,东风康明斯两种样件又要求一周内紧急交货,为了保证项目进度和样件的按期交出,十几个开发人员只好分头行动,有的到试制现场跟踪服务,有的利用空隙准备PPAP文件,整个国庆长假几乎都泡在了现场。2007年3月,青年工程师肖振斌的爱人正好生小孩,可为了KV齿轮的新品顺利按节点完成,肖振斌只在医院护理了两天就匆匆赶回工厂上班……
“新产品从开发到形成效益需要一个较长的周期,虽然我们去年开发出了不少新品,开发人员都很辛苦,但现在新产品的效益贡献度还没有充分体现出来,大家都不敢松劲”,周永平说。
在创新中攻关克难
都说“初生牛犊不怕虎”,每次在开发中遇到难题时,刃量具厂年轻的汽车零件开发团队从来没有退缩过,他们坚信“办法总比问题多”,大家一起开动脑筋想新招。结果,在解决一个又一个难题的过程中,他们成了一支善于创新的团队。
在开发QSKV项目中,3089121、3089087惰轮是采用两个齿轮压配而成,并且两齿轮间存在严格的角度关系,这是刃量具厂以前从未遇到过的一类产品,开发难度很大,而设计到交出时间却只有60天。有个开发人员见过曲轴与齿轮加热压配的情形,就提出了加热压配的工艺创新思路。但是,刃量具厂压根没有专用的热电偶加热设备。大家一合计,想出了用闲置的烤箱加热压配的办法。这时,角度控制的难题又让他们再一次陷入思考,有人建议设计专用工装,但是这样做时间长不说,做一套专用工装就要花2万多元。接踵而来的难题并没有让年轻的汽车零件开发团队泄气,他们对现有加工设备进行观察、分析,一次又一次试验、改进,终于想出了利用压床工作台的梯形槽加上两个定位块和齿轮样件进行定位的办法,顺利解决了角度控制的难题。到目前为止,该厂已利用以上工艺成功生产了上千件产品。
出口市场是刃量具厂寻求销售突破的一个重要发展方向。在开发出口汽车零件时,刃量具厂汽车零件开发团队依靠创新解决了许多技术难题。他们在3950135凸轮轴齿轮滚齿工艺开发过程中,发现浮板端面凸缘与加工后的齿要求有严格的位置关系,在滚齿的同时保持位置关系的定位方法在国内尚无经验可借鉴。艰难的摸索一度让他们陷入迷茫,但他们坚信“老外能做的我们也一定能做出来”。在这一信念的支配下,他们开始了新一轮的探讨,也不知是谁突然提出:“数控滚齿机在加工过程中不是能自动精确串刀吗?”一句话提醒了大家,在你一言我一语的讨论中,“通过凸缘定位,反算齿形相位角,进行样件对刀,确定滚刀和加工件初始位置”的新方法很快出笼了。
还有利用分体式导套解决超机床加工范围齿轮工艺的开发、磨具代用……一个又一个具有创新思维的案例说明,创新已经成为刃量具厂汽车零件开发团队攻关克难的利器。

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1.第一种方案
采用转搭车床加工端面与内孔→用多刀半自动车床加工外圆和另一端面→用数控车床精加工端面和内孔。
2.第二种方案
程控车床加工毛坯外形,数控车床加工重要的几何尺寸,高精度内孔端面磨床加工重要的内孔和端面。
3.比较
通过试验,两种方案分析对比见表1.同时由于第一种方案加工出来的内孔,经热处理氮化有变大的趋势,通过分析评审,决定采用第二种工艺方案。经多年的生产实践证明,该工艺稳定可靠。

齿坯工艺方案的选择本公司生产的是替代日本进口4JA1、4JB1汽车发动机正时齿轮,由于该齿轮要求精度高、寿命长、耐磨性好,因此对齿坯的几何精度、尺寸精度和形位公差的要求都相应比国内齿轮加工要高出1新蒲京200.c软件下载,~2个精度等级。由于齿坯精度是保证齿形加工的决定因素,因此,保证齿坯加工精度是齿轮加工的重要环节。根据公司齿轮加工工艺的实践及公司齿坯加工设备的现状,参考东风公司及其他齿轮加工厂家的经验,对齿坯加工我们决定从以下两种方案中确定一种方案。1.第一种方案采用转搭车床加工端面与内孔→用多刀半自动车床加工外圆和另一端面→用数控车床精加工端面和内孔。2.第二种方案程控车床加工毛坯外形,数控车床加工重要的几何尺寸,高精度内孔端面磨床加工重要的内孔和端面。3.比较通过试验,两种方案分析对比见表1.同时由于第一种方案加工出来的内孔,经热处理氮化有变大的趋势,通过分析评审,决定采用第二种工艺方案。经多年的生产实践证明,该工艺稳定可靠。剃齿参数的确定1.齿轮的硬度对剃齿的影响该齿轮材料属于50钢,技术要求调质硬度在225~265HBW内。在这样的硬度条件下,采用一般的齿轮滚刀滚齿,对齿轮的齿形加工质量和工效存在着一定的影响,不但切削困难、效率低、成本高,而且滚齿精度也难以保证。为了解决这一问题,公司专门请汉江工具厂设计制造了大直径圆磨法涂层滚刀,滚刀材料为M35,通过试用解决了以上弊病,提高了滚齿精度和生产效率。由于剃齿刀硬度为62~64HRC,对于硬度在187~241HBW之间的材料有较好的剃削性,并且剃齿工序属于随形切削,
因此齿轮的硬度对于剃齿后的齿形齿向误差有绝对的影响。为了解决和摸索出影响因素的大小,对剃齿齿轮作了如下试验:第一组齿轮硬度在255~285HBW范围内;第二组齿轮硬度为240~255HBW之间;第三组齿轮硬度为225~240HBW之间。三种试验对比见表2.根据多次试验、讨论认定,把热处理硬度尽量控制在225~240HBW,齿轮加工效率高,产品质量有可靠的保证。2.剃齿对齿轮精度的影响众所周知,剃齿对滚齿后齿轮的短周期误差有一定的修正能力,但对长周期误差有时不但没有修正能力,而且可能增加新的误差。因此剃齿工序质量的好坏,直接影响齿轮的精度。这就要求不但对上道工序滚齿精度必须保证之外,合理的选用剃齿速度、进给量和光整次数,对齿轮精度都有较大的影响。综合上述,
采用合理剃削速度、小进给、多次光整对保证齿轮的剃齿质量起到了决定性的作用。
拉键槽加工工艺与检测方法的确定发动机曲轴正时齿轮和凸轮轴正时齿轮都是有键槽的齿轮,而键槽与齿面的角度是非常关键的尺寸,它直接关系到发动机的点火时间和顺序,角度误差太大直接关系到发动机的功率大小,严重时可造成发动机损坏。为此我们在拉键方面作了大量试验与研究,具体方案如下:在试制样件过程中,键槽的拉键工艺采用标准样件套在拉键心轴上,再用标准的键销定位后,紧固拉键夹具,而后再把工件安装上去拉键。拉几件后,再用标准样件校准拉键夹具。采用这种工艺的优点是校准简单方便,投资小,适用于试件和小批量试制。但缺点是直接受校准件的影响,校准件的好坏直接反应到所加工的工件上。在实施过程中,对拉键后的齿轮试件进行抽查,用工具显微镜检查时,发现工件角度有一定的偏差,经分析查找,发现标准件的键槽角度也存在着一定的偏差,而且出现键槽角度偏差的原因是由标准件误差影响的。因此,这种工艺不适用于大批量生产。拉键角度采用工具显微镜检查合格后再进行拉键。这种方法精度高、角度检查准确,但由于工具显微镜属于计量仪器,操作复杂、检查繁琐、检查时间长,每检查一件大约需要30min,不适用于大批量生产,同时还受齿端倒角的严重影响,同时易造成键槽角度拉键调整的误指导。为了解决拉键问题,公司技术人员经过多次研究、试验、论证,翻阅了大量技术资料,最后决定首先从影响键槽角度的直接因素–拉键的定位夹具入手攻关。因为定位夹具精度的高低直接决定着键槽角度的超差与否。而定位夹具的精度要求主要是拉键心轴,拉键心轴导向槽的对称度精度要求、直径公差的大小、端面与心轴轴线的垂直度都起重要影响。同时定位头对套的配合精度、松紧以及定位头与拉键心轴的距离长短,斜与正都对拉键角度有影响。因此,如何保证拉键夹具精度是至关重要的。在加工操作方面,制订操作规程,排除了一些人为因素影响,如操作工对工件定位面擦得是否干净,拉键定位面是否有铁屑和杂物,工件定位面是否紧靠夹具定位面等直接影响因素。经过多方面努力,保证了键槽的拉键角度。为了确保键槽角度检查的准确、方便,能适应于大批量生产的要求,技术人员设计了以键槽角度误差换算成百分表直接反映读数的角度检查仪。该检查仪操作简单,测量精度高,直观明了,易于掌握,能直接判断出所拉键槽角度的合格与否,大大提高生产效益,保证了键槽角度精度的相对稳定性。缺点是检具精度高,检具鉴定困难,价格昂贵。结语
综合以上齿轮加工的几个重要环节,不难看出,工艺加工过程的选择与控制,对产品的加工精度和产品质量起着决定性的作用。所以先进的工艺,象征一个企业的技术实力和技术水平,加工过程中的工艺确定决定了产品的质量、生产效率和经济效益。

剃齿参数的确定 1.齿轮的硬度对剃齿的影响
该齿轮材料属于50钢,技术要求调质硬度在225~265HBW内。
在这样的硬度条件下,采用一般的齿轮滚刀滚齿,对齿轮的齿形加工质量和工效存在着一定的影响,不但切削困难、效率低、成本高,而且滚齿精度也难以保证。为了解决这一问题,公司专门请汉江工具厂设计制造了大直径圆磨法涂层滚刀,滚刀材料为M35,通过试用解决了以上弊病,提高了滚齿精度和生产效率。由于剃齿刀硬度为62~64HRC,对于硬度在187~241HBW之间的材料有较好的剃削性,并且剃齿工序属于随形切削,
因此齿轮的硬度对于剃齿后的齿形齿向误差有绝对的影响。为了解决和摸索出影响因素的大小,对剃齿齿轮作了如下试验:第一组齿轮硬度在255~285HBW范围内;第二组齿轮硬度为240~255HBW之间;第三组齿轮硬度为225~240HBW之间。三种试验对比见表2.
根据多次试验、讨论认定,把热处理硬度尽量控制在225~240HBW,齿轮加工效率高,产品质量有可靠的保证。
2.剃齿对齿轮精度的影响
众所周知,剃齿对滚齿后齿轮的短周期误差有一定的修正能力,但对长周期误差有时不但没有修正能力,而且可能增加新的误差。因此剃齿工序质量的好坏,直接影响齿轮的精度。
这就要求不但对上道工序滚齿精度必须保证之外,合理的选用剃齿速度、进给量和光整次数,对齿轮精度都有较大的影响。

综合上述,
采用合理剃削速度、小进给、多次光整对保证齿轮的剃齿质量起到了决定性的作用。
拉键槽加工工艺与检测方法的确定
发动机曲轴正时齿轮和凸轮轴正时齿轮都是有键槽的齿轮,而键槽与齿面的角度是非常关键的尺寸,它直接关系到发动机的点火时间和顺序,角度误差太大直接关系到发动机的功率大小,严重时可造成发动机损坏。为此我们在拉键方面作了大量试验与研究,具体方案如下:
在试制样件过程中,键槽的拉键工艺采用标准样件套在拉键心轴上,再用标准的键销定位后,紧固拉键夹具,而后再把工件安装上去拉键。拉几件后,再用标准样件校准拉键夹具。采用这种工艺的优点是校准简单方便,投资小,适用于试件和小批量试制。但缺点是直接受校准件的影响,校准件的好坏直接反应到所加工的工件上。在实施过程中,对拉键后的齿轮试件进行抽查,用工具显微镜检查时,发现工件角度有一定的偏差,经分析查找,发现标准件的键槽角度也存在着一定的偏差,而且出现键槽角度偏差的原因是由标准件误差影响的。因此,这种工艺不适用于大批量生产。
拉键角度采用工具显微镜检查合格后再进行拉键。这种方法精度高、角度检查准确,但由于工具显微镜属于计量仪器,操作复杂、检查繁琐、检查时间长,每检查一件大约需要30min,不适用于大批量生产,同时还受齿端倒角的严重影响,同时易造成键槽角度拉键调整的误指导。
为了解决拉键问题,公司技术人员经过多次研究、试验、论证,翻阅了大量技术资料,最后决定首先从影响键槽角度的直接因素–拉键的定位夹具入手攻关。
因为定位夹具精度的高低直接决定着键槽角度的超差与否。而定位夹具的精度要求主要是拉键心轴,拉键心轴导向槽的对称度精度要求、直径公差的大小、端面与心轴轴线的垂直度都起重要影响。同时定位头对套的配合精度、松紧以及定位头与拉键心轴的距离长短,斜与正都对拉键角度有影响。因此,如何保证拉键夹具精度是至关重要的。
在加工操作方面,制订操作规程,排除了一些人为因素影响,如操作工对工件定位面擦得是否干净,拉键定位面是否有铁屑和杂物,工件定位面是否紧靠夹具定位面等直接影响因素。经过多方面努力,保证了键槽的拉键角度。
为了确保键槽角度检查的准确、方便,能适应于大批量生产的要求,技术人员设计了以键槽角度误差换算成百分表直接反映读数的角度检查仪。该检查仪操作简单,测量精度高,直观明了,易于掌握,能直接判断出所拉键槽角度的合格与否,大大提高生产效益,保证了键槽角度精度的相对稳定性。缺点是检具精度高,检具鉴定困难,价格昂贵。

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