牟春燕，周 瑩

（一汽-大眾汽車有限公司，吉林長春 130011）

0 引言

一汽-大眾汽車有限公司轎車一廠沖壓車間有4 條大型自動化生產線，如圖1 所示。其中3 條沖壓線為德國阿爾福特生產制造，并于1995 年交付使用。每條生產線有6 臺多連桿4 點壓力機，主要生產轎車的大型沖壓件。由于大眾集團質量標準嚴格，因此對壓力機的精度要求高，尤其是壓力機滑塊連續(xù)運行時相對與工作臺的平行度和垂直度，它對沖壓件的質量起決定性作用。上橫梁內左右偏心齒輪運轉是否同步，是影響滑塊運行垂直度和平行度的重要因素。

圖1 沖壓車間自動化生產線

1 設備故障分析

1.1 故障現象

壓力機在生產過程中出現滑塊運行到下死點時，模具的一側閉合到位，并且限制器已經接觸，而另一側仍然有較大的間隙，上下模具無法正常閉合。對于這種現象常規(guī)的判斷分析是滑塊底面相對于工作臺上表面的平行度超差。常規(guī)調整的方法是將滑塊停到下死點180°，然后用內徑千分尺或者百分表測量4個壓力點正下方的相對距離差值。如果超差，根據測量數據將滑塊閉合高度調整的傳動機構聯(lián)軸節(jié)斷開一點或兩點，單獨調整某點的數值，然后再測量4 點，確定在精度范圍之內后，將聯(lián)軸節(jié)重新連接起來，修理完畢。

但是，這樣處理后經過一個行程的運行，平行度再次出現非常大的差值。根據多年設備安裝和傳動系統(tǒng)維修經驗，初步判斷故障原因不在滑塊高度調整機構，而可能出現在傳動系統(tǒng)。為此，采用另一種平行度測量方法：首先讓滑塊從0°運行到90°，測量此時的平行度是左高右低；再將滑塊由90°運行到270°，測量出的平行度變?yōu)樽蟮陀腋?。如果是調整機構的問題，應該呈現相同的變化趨勢，由此判斷是傳動系統(tǒng)出現故障，進一步判斷可能是同步齒輪問題。

1.2 結構分析

如圖2 所示，壓力機上橫梁內部的傳動系統(tǒng)分為一級傳動和二級傳動兩部分，電機通過皮帶輪軸帶動的高速離合器軸運動為一級傳動；通過齒輪嚙合帶動偏心齒輪轉動為二級傳動。其中一級傳動和二級傳動通過中間的一個過輪帶動左側前級同步齒輪，左側前級同步齒輪帶動右側前級同步齒輪，左、右前級同步齒輪再通過同軸上的兩個小齒輪分別帶動左右偏心齒輪。制造廠商為了在設備組裝后保證運行精度，消除制造誤差帶來的影響，將左右前級同步齒輪設計成可在圓周上調整的齒圈，調整好設備運行精度達到要求后，將齒圈部分用錐銷固定在軸上。如果其中一個前級同步齒輪錐銷竄出，齒圈在軸上變?yōu)椴还潭?，不能按照原有的形式帶動兩個偏心齒輪，兩個偏心運動順序就被打亂，那么滑塊運行便會出現無序狀態(tài)，出現平行度隨意變化的故障現象。

圖2 壓力機傳動系統(tǒng)

另外，此設備一級傳動系統(tǒng)和二級傳動系統(tǒng)之間的過輪是由兩個相對的斜齒輪組成的人字齒輪。它們由12 個銷螺栓組成一個整體人字齒輪。這樣做可以降低加工工藝的難度和成本，但是也留下了連接不可靠的隱患。最后查找出來的原因就是由于其上的銷螺栓斷裂損壞（圖3），殘體掉入下腔，將左側前級同步齒輪限制錐銷的擋圈刮壞（圖4），導致錐銷竄出，造成設備左右不同步。

2 維修方案的確定

2.1 過輪故障原因分析

（1）由于生產線三班連續(xù)生產，過輪連接銷螺栓長期受到交變載荷的作用，產生疲勞裂紋導致斷裂。

（2）最初設計時連接銷螺栓設計強度不足。

（3）過輪連接銷螺栓裝配時預緊力不均勻或過大。

（4）前級同步齒輪錐銷長期受到油浸及高溫作用，緊固劑失效引起松動。

通過對拆卸后的故障分析，認為通過銷螺栓連接在一起的過輪不可靠，有必要進行結構改進。

2.2 維修前準備工作及拆裝方案的確定

在維修前按壓力機使用說明書對傳動系統(tǒng)進行技術分析，熟悉其結構特點。在此基礎上，考慮到故障只能發(fā)生在二級傳動系統(tǒng)，提出打破以往常規(guī)的維修方案：一級傳動機構不解體，而是整體從壓力機的床頭上吊下（圖5），露出需要修理的二級傳動齒輪，可以節(jié)省3 d（6 個班次）的工作量。根據一級傳動系統(tǒng)內部各部件的形狀尺寸，估算出整體重量約50 t，完全可以利用車間的60 t 天車來完成吊裝作業(yè)。在起吊過程中，天車稱重裝置顯示為47 t。在準備好相應的吊具、工具和量具后開始進行拆卸作業(yè)。

圖5 拆卸一級傳動機構

2.3 拆卸步驟

（1）把滑塊停到下死點，在工作臺對應壓力點的四角各放一個方箱，利用4 個32 t 機械千斤頂支撐住滑塊。用內徑千分尺測量滑塊四點和工作臺面之間的距離，再逐步調整各個千斤頂，使滑塊保持水平。關閉氣源總閥門，排掉所有氣罐內的壓縮空氣，特別注意平衡氣缸內的氣壓。切斷電源，掛好安全警告牌。

（2）拆卸主電機皮帶以及與一級傳動系統(tǒng)連接的氣管、油管、電源線、固定一級傳動系統(tǒng)的螺絲，拆除四周的8 個定位鍵。

（3）準備4 根特制的等長2.7 m 鋼絲繩，將一級傳動系統(tǒng)整體吊至地面進行拆解。發(fā)現一級傳動軸下的過輪損壞嚴重，其連接銷螺栓都已斷裂，兩個相向斜齒輪已經分體，銅瓦嚴重磨損，中間固定軸由于變形已無法拆下，最后采用機加手段破壞拆除，重新加工新件。

（4）二級傳動系統(tǒng)拆卸前，要在各齒輪嚙合處做標記，這是保證安裝時恢復原偏心位置最重要的步驟。當分別將兩個前級同步齒輪拆下后，發(fā)現左側前級同步齒輪定位錐銷擋圈損壞，錐銷全部竄出。

2.4 改造方案

（1）新過輪不再采用兩體結構，改為一體人字齒輪（圖6），材料選40MnVB（低淬透性合金調質鋼）。

圖6 改進后的過輪

（2）考慮到錐銷一旦松動，必然失去連接效用，決定將前級同步齒輪固定錐銷改為直銷，并加大直徑，材料選用40MnVB。

2.5 技術要求

（1）過輪銅瓦用液氮冷縮后裝入，刮配銅瓦，保證1/1000 D 的間隙，并保證接觸均勻。

（2）前級同步齒輪固定銷過盈配合，加大過盈量，采用液氮冷裝配法。

2.6 安裝調整

（1）安裝前清洗拆卸下來的每個零件，按照拆卸時步驟的相反次序逐件安裝，特別需要注意各嚙合齒輪的相對位置。

（2）啟動潤滑泵，充分潤滑30 min，開動微調，慢速運轉一個行程。

（3）利用內徑千分尺測量并調整滑塊精度，使滑塊與工作臺的相對精度保持在0.12 mm/m，然后在滑塊調整區(qū)間內反復調整四五次，在90°、180°和270°等3 個位置測量滑塊的平行度。經過3 個循環(huán)的測量，精度都在標準范圍之內。

（4）空負荷連續(xù)運轉24 h 磨合后交付生產。

3 結束語

維修改造后的壓力機經過短時間的磨合后，已經能夠達到出廠時的設計要求。改造部件運行良好，改造后消除了此類故障再次發(fā)生的隱患。通過這次故障分析及維修改造，積累了傳動系統(tǒng)的維修經驗。其中偏心齒輪影響滑塊精度的無序性故障判斷；重量達到50 t 的一級傳動整體吊裝兩次，節(jié)省6 d（12 班次）的工作量；修復后按照標記恢復原始精度等都是技術含量極高的工作，為其他壓力機發(fā)生此類故障的正確判定和維修起到了非常重要的指導作用。