吳慶君 趙 崠

(1.淮南市石油化工機械設(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研究所，山西 030024)

矯直機的主傳動系統(tǒng)由電機通過聯(lián)軸器→減速機→齒輪分配箱→萬向接軸→工作輥裝置帶動設(shè)備轉(zhuǎn)動運行。

電機傳動經(jīng)減速機后由齒輪分配箱等速輸出至每一個矯直輥單元，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、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。齒輪分配箱內(nèi)部由一系列傳動齒輪軸組成，齒形采用漸開線硬齒面齒形，齒形淬火后進行磨齒，其優(yōu)點是傳遞力矩大，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重要的質(zhì)量控制環(huán)節(jié)，它對齒面滲碳淬火過程中齒外圓與中心孔跳動值的修正精度會直接影響到后續(xù)工序的加工質(zhì)量。

1 矯直機傳動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≤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≤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齒外圓的跳動值與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廢。并且齒面找正精度將直接影響修研后的中心孔相對齒外圓的跳動值，中心孔作為后續(xù)磨齒定位基準(zhǔn)，所產(chǎn)生的齒面相對軸頸的跳動值也將影響齒輪分配箱裝配后運轉(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，需多名工人進行加工，工人技術(shù)水平的高低，會使產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生異常波動。

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 矯直機傳動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象，檢查齒外圓跳動值。選取N=30 件齒輪軸，分6 組進行檢測，零件以中心孔定位，用千分表為工具測量，進行數(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

對照規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)進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 矯直機傳動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)計的質(zhì)量要求的程度。

當(dāng)給定單向公差的上限值時，常采用的公式為:

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

經(jīng)查工序能力等級評定表，1≥Cp上≥0.67時工序能力等級為三級。判斷工序能力不充分，分散程度大的主要原因為生產(chǎn)存在周期性，一段時間不生產(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)對應(yīng)的不合格品率表，不合格品率為4.55%，應(yīng)加強質(zhì)量檢驗，并增加檢驗頻次，及時發(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，需加強首件零件的檢驗，更新千分表，維修機床調(diào)整卡盤裝卡精度，對操作工人進行技術(shù)培訓(xùn)和經(jīng)驗交流，加強現(xiàn)場質(zhì)量控制。

5 結(jié)論

通過測定矯直機傳動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)定高效的運行，加強生產(chǎn)管理提供了科學(xué)的分析和指導(dǎo)依據(jù)。