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        淺析數(shù)控車加工威姿轎車傳動(dòng)軸出現(xiàn)崩紋、變形等問題的解決

        2019-07-09 23:33:04徐云飛宿華龍付春鵬
        時(shí)代汽車 2019年6期
        關(guān)鍵詞:支撐架傳動(dòng)軸

        徐云飛 宿華龍 付春鵬

        摘 要:隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷增長(zhǎng),制造行業(yè)的發(fā)展取得很大的進(jìn)步,數(shù)控車得到廣泛的應(yīng)用。數(shù)控車床所加工的零件,其精度和表面質(zhì)量都是非常高的,同時(shí)也減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。一般數(shù)控加工都是通過編制程序一次性加工出所需要的零件,在加工前一定要明確相應(yīng)的數(shù)據(jù),確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,一旦數(shù)據(jù)出現(xiàn)問題,就會(huì)造成很嚴(yán)重的后果,所加工的零件會(huì)因此報(bào)廢,甚至有可能給企業(yè)帶來重大損失。目前,各大企業(yè)在使用大宇300L數(shù)控車床加工威姿轎車傳動(dòng)軸右軸依然存在一定的問題,給企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益造成一定的影響。由于威姿轎車傳動(dòng)軸右軸屬于細(xì)長(zhǎng)軸類工件,在車削加工過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)崩紋和變形的現(xiàn)象,根本無法滿足該零件的加工要求,基于此,作者通過對(duì)數(shù)控車床結(jié)構(gòu)和工作原理分析,并查閱相關(guān)資料尋找數(shù)控車床加工細(xì)長(zhǎng)軸的方法,結(jié)合普通車床中心架跟刀架工作原理設(shè)計(jì)了細(xì)長(zhǎng)軸支撐架,進(jìn)而解決了該類型的細(xì)長(zhǎng)軸加工難題,促使威姿轎車傳動(dòng)軸的質(zhì)量得到有效提高,提高企業(yè)的工作效率。

        關(guān)鍵詞:傳動(dòng)軸;支撐架;崩紋

        1 前言

        目前,我國(guó)各大汽車零件制造企業(yè)的發(fā)展還是比較樂觀的,由于數(shù)控車床的誕生,企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益得到很大程度的提升,并且在一定程度上也減輕了部分勞動(dòng)者的工作強(qiáng)度。數(shù)控車床的加工精度高,自動(dòng)化程度高,在機(jī)械加工領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。特別是一些結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的斜線回轉(zhuǎn)體和各類螺紋加工。數(shù)控車床在加工零件時(shí),都是通過提前編制好的程序進(jìn)行加工。但是,在使用大宇300L數(shù)控車床加工威姿轎車傳動(dòng)軸右軸時(shí),傳動(dòng)軸會(huì)產(chǎn)生崩紋和變形的狀況,給企業(yè)的經(jīng)濟(jì)造成一定的損失,降低企業(yè)的工作效率,嚴(yán)重影響企業(yè)的發(fā)展。因此,作者對(duì)數(shù)控車床加工威姿轎車傳動(dòng)軸右軸的全過程進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查,總結(jié)和分析其中存在的問題,提出了自己的見解,設(shè)計(jì)出加工細(xì)長(zhǎng)軸的支撐架,進(jìn)而解決該類型的細(xì)長(zhǎng)軸加工難題,促使數(shù)控車床的工作效率得到有效的提高,確保威姿轎車傳動(dòng)軸的質(zhì)量,加快我國(guó)汽車零件制造行業(yè)的發(fā)展。

        2 數(shù)控車床的現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢(shì)

        數(shù)控車床是一種機(jī)電一體化的設(shè)備,在我國(guó)的機(jī)床制造技術(shù)上呈現(xiàn)出多樣化以及專門化的技術(shù)趨勢(shì)。數(shù)控技術(shù)在我國(guó)制造行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用,各國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展主要通過大力發(fā)展車床的數(shù)控核心技術(shù),進(jìn)而不斷提高國(guó)家的綜合實(shí)力水平。目前,我國(guó)的數(shù)控車床的品種非常多,質(zhì)量也是很可靠[1]。但是,與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比還是存在一定的差距,因此,我國(guó)通過與國(guó)外比較著名的機(jī)床廠家進(jìn)行合作,不斷引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù),來不斷提高我國(guó)的機(jī)床制造水平。同時(shí),國(guó)家要對(duì)數(shù)控技術(shù)方面進(jìn)行不斷的開發(fā),要高度的重視。培養(yǎng)高端人才,提高自主創(chuàng)新能力,不斷完善和提高數(shù)控機(jī)床的加工精度以及機(jī)床的工作效率,進(jìn)而確保零件的質(zhì)量,不斷提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,促使企業(yè)得到良好的發(fā)展。

        隨著我國(guó)網(wǎng)絡(luò)信息化技術(shù)的不斷發(fā)展,我國(guó)數(shù)控車床產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出一下發(fā)展趨勢(shì):一是,高精度。由于車床的主軸速度、進(jìn)給率以及換刀速度的不斷提高,促使機(jī)床所加工出的零件有著較高的精度,同時(shí),提升企業(yè)的工作效率,加強(qiáng)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力;二是,綠色化。人們的環(huán)境保護(hù)意識(shí)越來越強(qiáng)烈,我國(guó)的各個(gè)行業(yè)在發(fā)展的同時(shí)也關(guān)注著環(huán)境的變化。所以,當(dāng)前數(shù)控車床的發(fā)展要考慮節(jié)能和環(huán)保的問題。目前,大部分企業(yè)數(shù)控車床在加工過程中都盡量少用冷卻液來進(jìn)行切削,節(jié)約能源,深受廣大群眾的認(rèn)可;三是,高性能。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷增長(zhǎng),數(shù)控技術(shù)也得到進(jìn)一步的完善,數(shù)控技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)臺(tái)集中控制,甚至遠(yuǎn)程控制。通過高科技網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù),機(jī)床制造商可以構(gòu)建遠(yuǎn)程操控技術(shù),利用信息的傳輸、儲(chǔ)存以及遠(yuǎn)程智能化診斷。不斷擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍,一機(jī)多用,進(jìn)而提高企業(yè)的工作效率,為企業(yè)的獲取更多的經(jīng)濟(jì)效益[2]。

        3 傳動(dòng)軸

        汽車傳動(dòng)軸是萬(wàn)向轉(zhuǎn)動(dòng)裝置中的主要傳動(dòng)部件,分成左右兩半,因此也稱半軸,傳動(dòng)軸的功用是用來連接變速器和驅(qū)動(dòng)橋,在轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋和斷開式驅(qū)動(dòng)橋中,則用來連接差速器和驅(qū)動(dòng)輪,傳動(dòng)軸在工作中處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài),其轉(zhuǎn)速和所傳遞的轉(zhuǎn)矩都在不斷發(fā)生變化,于是要求傳動(dòng)軸不能彎曲變形,威姿轎車傳動(dòng)軸右軸上分布著多個(gè)臺(tái)階,凹槽和圓弧,其外圓最大位置直徑為25.5-0.2mm,最小直徑為20.9-0.01——20.9-0.03,徑跳0.06mm,工件全長(zhǎng)為736mm,在數(shù)控車上加工采取一夾一頂夾緊裝置,加工難度大,加工時(shí)出現(xiàn)振動(dòng),產(chǎn)生崩紋,外圓發(fā)生變形,出現(xiàn)兩端細(xì),中間粗的呈腰鼓形,為了解決這一難題,我做了課題攻關(guān),并成功設(shè)計(jì)了細(xì)長(zhǎng)軸支撐架,以下是我在實(shí)際操作中碰到和解決的問題,并做了一些分析和總結(jié)。

        4 威姿轎車傳動(dòng)軸在加工過程中出現(xiàn)崩紋和變形的原因

        從數(shù)控車工作原理和普通車床對(duì)細(xì)長(zhǎng)軸加工原理分析,一般大宇300L數(shù)控車床都是采用10刀位轉(zhuǎn)塔式全自動(dòng)數(shù)控車床,配有液壓夾盤以及液壓頂尖,主軸最大加工直徑75mm,夾盤可加工裝夾最大直徑300mm,刀塔最大行程1180mm,主要是加工大型或長(zhǎng)軸類工件,威姿轎車傳動(dòng)軸的右軸分成一端車型和另一端車型,由于該軸太長(zhǎng),數(shù)控車床的夾盤和頂尖尾座沒有足夠的空間,進(jìn)而導(dǎo)致工件露出來夾盤450mm,在加工過程中出現(xiàn)崩紋和變形的現(xiàn)象,主要原因有三個(gè),第一個(gè)原因是數(shù)控車床使用的的刀具是機(jī)夾刀具,刀尖不是很鋒利,車削方式屬于擠削,在加工過程中,刀具對(duì)工件有著很大的頂力,如果工件過長(zhǎng)就會(huì)導(dǎo)致鋼性不足,進(jìn)而工件會(huì)產(chǎn)生變形;第二個(gè)原因是大宇300L數(shù)控車床的裝夾方式采用一夾一頂?shù)男问綄?duì)工件夾緊裝置,由于工件伸出夾盤過長(zhǎng),進(jìn)而導(dǎo)致工件鋼性嚴(yán)重不足,如果在加工過程中沒有輔助支撐裝置,刀具與工件之間由于擠屑相互作用就會(huì)產(chǎn)生崩紋;第三個(gè)原因是威姿轎車傳功軸的右軸加工長(zhǎng)度已超出直徑20倍以上,由于工件本身的重量,在數(shù)控車床主軸高速旋轉(zhuǎn)的情況下,就會(huì)產(chǎn)生一定的離心力,促使刀具在與零接觸刀時(shí)會(huì)產(chǎn)生經(jīng)向切削力,進(jìn)而造成工件產(chǎn)生劇烈的振動(dòng),導(dǎo)致工件出現(xiàn)崩紋或彎曲變形的狀況,同時(shí)以上三種原因是相互作用的[3]。

        5 解決威姿轎車傳動(dòng)軸在加工過程中出現(xiàn)崩紋和變形相關(guān)措施

        結(jié)合普車加工細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)也有采用一夾一頂裝夾方式,并利用中心架或跟刀架解決上述難題,但只限加工光軸或簡(jiǎn)單的臺(tái)階軸[4]。威姿轎車傳動(dòng)軸的右軸屬于多臺(tái)階,多凹槽及圓弧組成的工件,根本無法使用普車跟刀架或中心架。總結(jié)和分析中心架和跟刀架工作原理,并經(jīng)過不斷的調(diào)試和改進(jìn),成功設(shè)計(jì)了數(shù)控車細(xì)長(zhǎng)軸加工支撐架,其工作原理如下:

        (1)利用凹形槽緊固裝置將支撐架固定到設(shè)定的尾座導(dǎo)軌上。

        (2)調(diào)整支撐架橫向軸和縱向軸長(zhǎng)度距離,使支撐架裝置正好頂?shù)焦ぜ稀?/p>

        (3)支撐裝置是按照雙輪浮動(dòng)滾花刀原理設(shè)計(jì),將雙輪滾花刀改成雙輪軸

        承,利用浮動(dòng)雙輪軸承支撐工件下方,并在支撐裝置上安裝了彈簧通過碟

        形螺母調(diào)整支撐裝置對(duì)工件的頂力,當(dāng)?shù)毒咴诠ぜ戏竭M(jìn)行切削加工時(shí),與兩支撐裝置的兩個(gè)軸承輪形成三個(gè)方向同時(shí)對(duì)工件進(jìn)行限制,限制了工件上下以及左右擺動(dòng),進(jìn)而消除了離心力,不斷提高工件的鋼性,促使由于振動(dòng)產(chǎn)生的崩紋和變形問題得以解決,細(xì)長(zhǎng)軸支撐架的成功設(shè)計(jì),不但解決了大宇300L數(shù)控車床加工威姿轎車傳動(dòng)軸的右軸,還能加工其他汽車類傳動(dòng)軸等細(xì)長(zhǎng)軸類零件,大大提高了數(shù)控車的加工能力,促使數(shù)控車工床在我國(guó)得到廣泛的應(yīng)用,全面提高我國(guó)的經(jīng)濟(jì)效益。

        6 結(jié)語(yǔ)

        綜上所述,數(shù)控車床在我國(guó)汽車零件制造上有著非常重要的作用,為企業(yè)的經(jīng)濟(jì)創(chuàng)造利益,比較復(fù)雜的零件都是要通過數(shù)控車床來進(jìn)行加工。但是,在使用大宇300L數(shù)控車床加工威姿轎車傳動(dòng)軸右軸時(shí),因?yàn)樵搨鲃?dòng)軸是細(xì)長(zhǎng)軸,在加工過程中,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)崩紋和變形的現(xiàn)象。作者對(duì)加工過程進(jìn)行分析,主要原因是由于車床加工威姿轎車傳動(dòng)軸所使用的車刀不是很鋒利,車削的形式屬于擠削,刀具對(duì)工件會(huì)產(chǎn)生一定的頂力,工件一旦過長(zhǎng)就很容易產(chǎn)生變形,另外,由于數(shù)控車床在裝夾方式是采用兩頭固定,再加上零件比較長(zhǎng),數(shù)控車的轉(zhuǎn)速一旦過高,會(huì)產(chǎn)生離心力,在吃刀過程中會(huì)形成經(jīng)向切削力,促使傳動(dòng)軸出現(xiàn)崩紋或彎曲變形。由此作者針對(duì)以上問題設(shè)計(jì)出一種支撐架,將零件牢牢的固定在車床上,降低離心率力,支撐架與兩個(gè)軸承輪形成三個(gè)方向?qū)ζ溥M(jìn)行限制,不斷提高零件的剛性,進(jìn)而解決加工威姿轎車傳動(dòng)軸右軸所出現(xiàn)崩紋和變形的現(xiàn)象,同時(shí)其他細(xì)長(zhǎng)類軸件在加工時(shí)也得到了一定的保障,促使數(shù)控車床在我國(guó)得到良好的發(fā)展。

        參考文獻(xiàn):

        [1]李秀峰.數(shù)控車削加工多用傳動(dòng)軸的工藝工裝分析[J].山東工業(yè)技術(shù),2014(17):9+37.

        [2]楊彥東.傳動(dòng)軸配合件零件的數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2013(05):72.

        [3]顧偉明.探討機(jī)械數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)[J].科技風(fēng),2019(07):141.

        [4]洪劍.數(shù)控車床加工精度的影響因素及解決措施探究[J].山東工業(yè)技術(shù),2019(03):43.

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