楊玲，趙錦濤，馬維鵬

陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司 陜西寶雞 722409

氣密性、油封平面度、螺栓扭矩、中間軸總成齒輪位置度及法蘭盤端跳檢測(cè)等，是變速器總成裝配中常見的質(zhì)量控制點(diǎn)，其中中間軸總成齒輪位置度對(duì)裝配工藝規(guī)劃能力要求較高。

傳統(tǒng)的中間軸總成壓裝裝配，一般采用熱裝+對(duì)齒+檢測(cè)的方式對(duì)中間軸總成齒輪位置度進(jìn)行控制，但是在帶四方鍵的中間軸總成中，由于四方鍵本身對(duì)中間軸齒輪具有一定的導(dǎo)向作用，均采用傳統(tǒng)的壓裝方式。而根據(jù)過往數(shù)據(jù)來(lái)看，壓裝下的中間軸總成齒輪位置度數(shù)值超過0.2mm的概率在40%左右。由于帶四方鍵中間軸總成齒輪位置度同時(shí)受到裝配過程及零件本身兩方面的影響，影響因素較多，為提高產(chǎn)品的合格率，本文將探索其裝配過程作為裝配改善的理論指導(dǎo)。

帶四方鍵中間軸齒輪位置度

圖1a所示為帶四方鍵的中間軸，以中間軸軸徑A和C為公共軸心線，二擋齒輪O標(biāo)記對(duì)稱線K為基準(zhǔn)，建立一個(gè)面，如圖1b所示。

圖1 帶四方鍵中間軸

兩個(gè)平面的投影分別為Y和D；以A-C的投影為點(diǎn)O建立坐標(biāo)系，齒輪分度圓與D的交點(diǎn)在X軸上的投影距離的二倍為此齒輪的位置度。

中間軸位置度極限累計(jì)偏差計(jì)算

由于中間軸總成上各零件本身具有一定的尺寸公差，理想狀態(tài)下，中間軸上各齒輪基準(zhǔn)面上與鍵槽對(duì)應(yīng)的齒槽在分度圓上的對(duì)稱線與此基準(zhǔn)重合（位置度為0），而在實(shí)際中，受到中間軸鍵槽、鍵、齒輪鍵槽的尺寸影響，會(huì)相對(duì)基準(zhǔn)存在一定的偏移。以陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司某產(chǎn)品的超速擋齒輪為例，從各零件處于尺寸極限情況下出發(fā)，計(jì)算其位置度數(shù)據(jù)。

極限情況的簡(jiǎn)單分析：當(dāng)中間軸鍵槽尺寸取最大值、鍵取最小值、齒輪鍵槽取最大值時(shí)，最終產(chǎn)生的位置度偏移量最大。

1）查零件圖樣（見圖2）可知中間軸鍵槽尺寸：58.19-0.15=58.04（mm），63.563+0=63.563（mm），9.513+0.024=9.537（mm）。

鍵槽的位置度要求為0.051mm，將鍵槽整體相對(duì)基準(zhǔn)偏移0.051/2=0.0255（mm）（圖示以向右偏移為例），由計(jì)算得到的極限尺寸值示意如圖3所示。

圖3 鍵槽整體相對(duì)基準(zhǔn)右移極限尺寸

2）查四方鍵零件圖樣，按照四方鍵最小的情況：四方鍵的長(zhǎng)與寬都為9.55-0.025=9.525mm。

3）超速擋齒輪（見圖4）鍵槽尺寸：寬度為9.5 6 3+0.0 2 5=9.5 8 8（m m）；相對(duì)高度為68.25+0.25=68.5（mm）。其中齒輪鍵槽對(duì)稱度要求0.051mm。

圖4 超速擋齒輪鍵

所以齒槽相對(duì)基準(zhǔn)有向左或向右偏移0.051/2=0.0255（mm）兩種情況。

4）將四方鍵裝入中間軸鍵槽內(nèi)，在步驟1中中間軸鍵槽為向右偏移，所以四方鍵也裝入鍵槽的右端極限位置，此時(shí)四方鍵與中間軸鍵槽壁距離0.012mm。

5）將超速擋齒輪裝入中間軸，保證其軸心與中間軸軸心重合，此時(shí)有兩種情況：一種是超速擋齒輪鍵槽左偏，另一種是超速擋齒輪右偏。通過CAD中畫圖偏移可知，當(dāng)齒輪鍵槽左偏移時(shí)偏移量為0.088mm，當(dāng)齒輪鍵槽右偏移時(shí)偏移量為0.037mm，因此，下面以齒輪鍵槽左偏移時(shí)的情況為例進(jìn)行分析。

6）根據(jù)分析，此時(shí)齒輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，直到與四方鍵接觸，可以得到齒輪在D3基準(zhǔn)面上與鍵槽對(duì)應(yīng)的齒槽在分度圓上的對(duì)稱線（點(diǎn)A表示）的最大偏移量。

當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，最先接觸齒輪鍵槽壁的是四方鍵的左邊頂端，所以，以中間軸軸心為圓心畫圓到四方鍵左側(cè)頂部為半徑，此時(shí)分別于齒輪鍵槽和四方鍵相交出兩個(gè)點(diǎn)C、D，將C、D分別與軸心連線，此時(shí)可以測(cè)量出兩條直線的角度，這個(gè)角度就是齒輪可以轉(zhuǎn)過的角度（見圖5）。

圖5 齒輪轉(zhuǎn)過的角度

7）以中間軸軸心為中心順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)0.140 927°后，測(cè)量點(diǎn)A與中間軸軸心在水平線上的距離，即為中間軸超速擋齒輪在D基準(zhǔn)面上與鍵槽對(duì)應(yīng)的齒槽在分度圓上的對(duì)稱線相對(duì)于基準(zhǔn)的偏移量為0.25mm。

此情況為中間軸鍵槽、四方鍵朝右偏，齒輪鍵槽朝左偏；另外一種情況為中間軸鍵槽、四方鍵朝左偏，齒輪鍵槽朝右偏。最終，由上述可得出中間軸超速擋齒輪在D基準(zhǔn)面上與鍵槽對(duì)應(yīng)的齒槽在分度圓上的對(duì)稱線，相對(duì)于基準(zhǔn)的偏移量最大為0.25×2=0.5（mm）。

用同樣方法計(jì)算中間軸總成上其他擋位齒輪，傳動(dòng)齒輪的位置度最大值為0.46mm，中間軸三擋齒輪為0.32mm，中間軸四擋齒輪為0.38mm。

中間軸位置度影響因素分析

在中間軸總成的裝配中，四方鍵的安裝普遍采用榔頭砸裝的方式，這種安裝方式普遍會(huì)對(duì)四方鍵造成損傷、變形，對(duì)中間軸齒輪位置度影響較大。圖6所示為現(xiàn)場(chǎng)使用榔頭砸裝對(duì)四方鍵造成的損傷、變形示例。

為改善這種問題，設(shè)計(jì)了專用的四方鍵安裝工裝，既有效改善了四方鍵的損傷、變形問題，也減小了現(xiàn)場(chǎng)砸裝過程的勞動(dòng)強(qiáng)度。

在中間軸總成壓裝過程中，齒輪以四方鍵為導(dǎo)向，由于四方鍵與齒輪鍵槽為過渡配合，在壓裝過程中齒輪鍵槽對(duì)四方鍵存在擠壓和切邊的問題，當(dāng)鐵屑被擠壓在一側(cè)時(shí)，會(huì)對(duì)中間軸齒輪位置度造成較大的影響。

為改善四方鍵的切傷問題，以陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司某雙中間軸產(chǎn)品為例，將齒輪壓裝方式改為熱裝方式，按照壓裝和熱裝兩種方式分別對(duì)50根中間軸總成位置度進(jìn)行摸底對(duì)比。最終統(tǒng)計(jì)得出，壓裝中間軸位置度＜0.2mm，占比56.7%，熱裝下中間軸位置度＜0.2mm占比90%，因此熱裝對(duì)中間軸位置度改善效果比較明顯。

結(jié)語(yǔ)

中間軸齒輪位置度作為變速器總成裝配中的一個(gè)重要參數(shù)，其對(duì)變速器總成的性能影響至關(guān)重要。對(duì)于帶鍵中間軸總成的裝配，由于無(wú)法通過裝配過程直接保證，可以通過分析相關(guān)因素，降低其對(duì)位置度數(shù)值的影響。一方面，通過理論極限位置度數(shù)據(jù)的計(jì)算，可以為零件尺寸的改進(jìn)提供指導(dǎo)依據(jù)；另一方面，可以參考本文所述的方法對(duì)中間軸總成裝配過程進(jìn)行改善。