保證鋁合金齒輪箱體加工精度方法的研究

翟孟超 李永超

摘? 要：在鋁合金齒輪箱體加工過程中，容易出現(xiàn)變形、形位公差或尺寸公差問題，為解決這一現(xiàn)象，圍繞精銑合箱平面度精度、精鏜孔孔徑加工精度進行控制，分別指出相對應(yīng)的影響因素，并借助試驗分析，探究有效控制鋁合金齒輪箱體加工精度的方式方法，最終確保鋁合金齒輪箱加工生產(chǎn)質(zhì)量的進一步提高。

關(guān)鍵詞：鋁合金齒輪箱;加工精度;精銑合箱平面度;精鏜孔孔徑加工;控制方法

引言：

現(xiàn)階段，伴隨著鑄造技術(shù)的逐步提升以及車輛輕量化的設(shè)計發(fā)展，鋁合金齒輪箱箱體的應(yīng)用愈發(fā)廣泛，但是，在實際鋁合金齒輪箱應(yīng)用過程中不難發(fā)現(xiàn)，其普遍存有一定的易變性、加工穩(wěn)定性不足等問題，很容易導(dǎo)致出現(xiàn)形位公差或尺寸公差誤差。對此，借助控制變量手段開展鋁合金齒輪箱箱體加工精度控制試驗，了解精銑合箱平面度精度與精鏜孔孔徑加工精度的影響因素，在試驗分析基礎(chǔ)上總結(jié)相對應(yīng)的精度控制方法，最終有效提高鋁合金齒輪箱的加工質(zhì)量。

1 精銑合箱平面度精度控制

1.1刀具選擇對合箱面平面度精度的影響

借助同一套工裝與相同的壓緊力裝夾，在統(tǒng)一的大理石平臺上開展平面度測量試驗，分別就普通硬質(zhì)合金刀具與PCD刀具進行試驗對比，形成18組數(shù)據(jù)。其中，通過對比發(fā)現(xiàn)，PCD刀具與普通硬質(zhì)合金刀具對于精銑合箱平面度精度的影響相差不多，但于刀具壽命、加工光潔度、加工效率等方面來看，PCD刀具的試驗效果較為明顯，因此，可借助PCD刀具來就鋁合金齒輪箱進行加工優(yōu)化。

1.2測量方法對合箱面平面度精度的影響

在就精銑合箱平面度精度進行測量時，常規(guī)的測量方法一般可分為探頭取點方式和塞尺檢查方式，但由于三坐標(biāo)送檢的探頭取點方式相對檢測流程較多，需要于恒溫條件下開展檢測作業(yè)，因此實際檢測過程很少使用。對此，在統(tǒng)一的工裝前提下開展平面度測量試驗，分別就兩種不同測量方法應(yīng)用下的測量精度進行檢測，形成17組數(shù)據(jù)。其中，通過對比發(fā)現(xiàn)，借助三坐標(biāo)送檢的探頭取點方式能夠獲取優(yōu)于大理石平臺檢測的檢測效果，誤差相對較小。但是，在實際鋁合金齒輪箱生產(chǎn)過程中，考慮到三坐標(biāo)取點數(shù)量必然會少于試驗室研究的取點數(shù)量，使得其與大理石平臺檢測結(jié)果的差距會進一步拉大，且由于三坐標(biāo)送檢手段會基于該測量方法的隨機性而導(dǎo)致檢測結(jié)果的偏差，因此，通?？刹捎贸杀据^低、操作較為簡便的基于大理石平臺的塞尺檢查方式。

1.3裝夾壓緊力對合箱面平面度精度的影響

針對裝夾壓緊力，當(dāng)壓緊力過小時，受切削力震動影響零件會出現(xiàn)微量位移，降低加工的整體精度，反之，當(dāng)壓緊力過大時，零件加工時的形狀與自然狀態(tài)下的形狀會發(fā)生扭曲變化，進而同樣造成精度較差問題出現(xiàn)。對此，借助試驗手段在同一零件上進行多次加工試驗，分別設(shè)計兩組對照試驗，得出14種不同壓緊力狀態(tài)下的加工效果，形成如圖一所示的壓緊力扭矩與形位公差關(guān)系圖。其中，通過對比發(fā)現(xiàn)，壓緊力對于零件形位公差的影響相對較大，而當(dāng)壓緊力保持在75～85N·M時，整體的零件加工效果相對穩(wěn)定。同時，通過對照操作者的壓緊力手感，依靠操作者手感得出的試驗壓緊力相較于試驗得出的最優(yōu)壓緊力要高，究其原因多與人工操作下操作者會受到心理作用驅(qū)使影響有關(guān)。此外，根據(jù)圖一不難看出，伴隨著壓緊力的逐漸上升，工件的變形量也會逐步增加，這說明工裝夾具的設(shè)計與裝夾位置存在一定缺陷，因此就此方面進行優(yōu)化設(shè)計同樣十分重要。

2 精鏜孔孔徑加工精度控制

2.1測量方法對孔徑加工精度的影響

通常來說，常見的精鏜孔孔徑測量方法一般包括標(biāo)準(zhǔn)環(huán)規(guī)測量、實物環(huán)規(guī)測量、外徑千分尺對尺測量、溫度曲線補償測量等。但是，由于在實際鋁合金材質(zhì)零件生產(chǎn)過程中材料溫度線性膨脹系數(shù)會高于一般的鋼鐵材料，因此不能使用標(biāo)準(zhǔn)環(huán)規(guī)與外徑千分尺測量手段，在此基礎(chǔ)上，圍繞溫度曲線補償測量手段開展測量試驗。其中，在相對溫度條件下，齒輪箱測量的公差范圍會伴隨零件與環(huán)規(guī)的溫度變化而變化，而當(dāng)環(huán)規(guī)溫度為15℃、零件溫度為20℃時，測量的尺寸公差范圍為（+0.055，+0.02），誤差相對較小，符合加工精度的基本要求。

2.2箱體內(nèi)應(yīng)力對孔徑加工精度的影響

圍繞5套齒輪箱進行每8h一次的橢圓量測量，觀察零件的內(nèi)應(yīng)力變形情況，其中，對比發(fā)現(xiàn)，當(dāng)零件處于加工結(jié)束階段時，零件受內(nèi)應(yīng)力的影響相對較小，即24～32h內(nèi)變形量趨于平緩。此外，針對六種不同的零件切削量進行試驗觀察，發(fā)現(xiàn)伴隨著切削量的增加零件的內(nèi)應(yīng)力變化也會增加，而當(dāng)切削量小于0.1mm時，一般可就變形量予以忽略。

3 結(jié)束語

綜上，借助對照試驗原則與數(shù)據(jù)分析手段研究了鋁合金齒輪箱加工過程中精度的主要影響因素，其中，應(yīng)針對不同影響因素采取最恰當(dāng)?shù)恼`差控制手段，在不斷加強技術(shù)優(yōu)化與方案完善的過程中提升鋁合金齒輪箱的加工質(zhì)量，并最終為實現(xiàn)更高難度的鋁合金材質(zhì)零件加工提供幫助。

參考文獻

[1]? 郭學(xué)慶，李維瑩，李穎誠.保證鋁合金齒輪箱體加工精度方法的研究[J].機械，2019，46（11）：75-80.

[2]? 林亞東. 高速列車鋁合金齒輪箱結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計[D].沈陽工業(yè)大學(xué)，2017.

[3]? 陳紅圣，徐貴寶，董雯，龔家林，馬俊成.高速動車組鋁合金齒輪箱低壓鑄造工藝研究[J].鑄造，2017，66（01）：6-10.

[4]? 劉升，倪文峰.鋁合金齒輪箱精加工工藝凸臺的設(shè)計與改進[J].機車車輛工藝，2012（02）：10-11.