汽車軸承止動(dòng)槽位置加工誤差分析及減少措施

李 征

（中航工業(yè)哈爾濱軸承有限公司 研發(fā)中心，黑龍江 哈爾濱150036）

1 前言

長(zhǎng)城汽車軸承是我公司開發(fā)的新用戶，其產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)是外圈帶有止動(dòng)槽。其作用是軸向定位。客戶要求止動(dòng)槽位置公差為±0.05mm、而車工加工誤差為±0.07mm。由此看出磨加工無論采用單頭平面磨削，還是臥式雙端面磨削要想滿足成品要求，必須從設(shè)計(jì)及測(cè)量系統(tǒng)乃至各個(gè)工序的加工誤差進(jìn)行詳細(xì)分析，并制定控制止動(dòng)槽超差的措施，才能保證產(chǎn)品要求。止動(dòng)槽測(cè)量方法如圖1所示。

2 誤差分析

2.1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)誤差

客戶要求止動(dòng)槽位置公差為±0.05mm，此誤差是無法更改的，也是產(chǎn)品最終達(dá)到的。

2.2 車加工工藝要求

車加工誤差為±0.07mm，在一般情況下是能夠保證的。

2.3 磨加工工藝要求

如果采用單頭平面磨削平面將進(jìn)行兩次磨削，必須減少車加工誤差。為減少車加工誤差又能保證成品要求，我們必須合理運(yùn)用尺寸鏈進(jìn)行計(jì)算，如圖2所示。

由圖2可看出成品止動(dòng)槽位置尺寸是封閉環(huán)尺寸，端面磨量是減環(huán)如下所示。車加工止動(dòng)槽位置尺寸是增環(huán)。根據(jù)成品要求我們推出車加工要求的工藝尺寸即加工誤差，如下所示：

Hc=Δ/2+Hj, Hcmax=Δmin/2+Hjmax, Hcmin=Δmax/2+Hjmin。

式中：Hc-車加工止動(dòng)槽位置尺寸，

Hcmax-車加工止動(dòng)槽最大位置尺寸，

Hcmin-車加工止動(dòng)槽最小位置尺寸，

Δ-端面磨量，

Δmax-端面最大磨量，

Δmin-端面最小磨量，

Hj-成品止動(dòng)槽位置尺寸，

Hjmax-成品止動(dòng)槽位置最大尺寸，

Hjmin-成品止動(dòng)槽位置最小尺寸。

按產(chǎn)品要求止動(dòng)槽位置尺寸及公差2.38± 0.05mm，

∴ Hjmax=2.43mm，Hjmin=2.33mm，取Δ=0.2mm，Δmax=0.23mm，Δmin=0.17mm。

∴ Hc=Δ/2+Hj=0.2/2+2.38=2.48mm，

Hcmax=Δ/2+Hjmax=0.17/2+2.43=2.515mm，

Hcmin=Δ/2+Hjmin=0.23/2+2.33=2.445mm。

即：車工公差2.515-2.445=0.07mm，車工尺寸標(biāo)注2.520-0.07mm。

Ⅰ局部放大圖

圖2 尺寸連接圖

以上計(jì)算及推導(dǎo)是考慮套圈兩端面均勻被磨削，并且不考慮工件熱處理的變形。如熱處理后幅高增加、端面彎曲、止動(dòng)槽翹曲、端面錐度等都影響止動(dòng)槽位置。所以要相應(yīng)地降幅高留量減少一部分，減少多少要根據(jù)每個(gè)品種套圈實(shí)際變形量來確定。

其次考慮減少熱處理前平面變動(dòng)量Δmax=0.22mm、Δmin=0.18mm采取磨平面兩遍。再其次考慮減少車加工誤差。一般情況下車加工誤差±0.07mm。但經(jīng)過將機(jī)床進(jìn)行改造后，如圖3所示，其加工誤差控制到±0.035mm以內(nèi)達(dá)到了工藝要求。采取的措施是將機(jī)床5的軸向往復(fù)鎖死即消除軸向間隙，這樣加工時(shí)只有進(jìn)給往復(fù)的間隙存在。同時(shí)為調(diào)整方便及準(zhǔn)確性，安裝了百分表保證了加工的準(zhǔn)確性。從工藝加工上將止動(dòng)槽面定位基準(zhǔn)面，加工時(shí)安裝在定位環(huán)面處。這樣使加工基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)統(tǒng)一，減少了基準(zhǔn)不重和誤差。

圖3 止動(dòng)槽加工示意圖

2.4 測(cè)量誤差

從圖2中Ⅰ局部放大圖可以看出δ及δ1測(cè)量時(shí)必須注意，因?yàn)橹箘?dòng)槽根部有一個(gè)圓弧測(cè)量時(shí)一定要躲開此處，否則勢(shì)必影響測(cè)量結(jié)果。δ1測(cè)量時(shí)不必考慮側(cè)頭誤差，設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)避免了，根據(jù)產(chǎn)品圖給定的δ1值，然后設(shè)計(jì)δ1時(shí)考慮到不影響止動(dòng)槽位置，而δ是測(cè)量時(shí)要注意的，一般情況下通過一定時(shí)間的熟悉完全能夠避免的。側(cè)頭直徑b1出于剛性考慮不能小于止動(dòng)槽寬太多，否則其變形勢(shì)量必影響測(cè)量結(jié)果。

磨加工采取的加工方式有兩種：

（1）采用單頭平面磨床磨削平面這種方式效率低、產(chǎn)品尺寸及平行差超差機(jī)率較高。對(duì)操作者的技術(shù)水平要求較高且勞動(dòng)強(qiáng)度較大。一般情況下只適合小批量生產(chǎn)。

（2）磨加工采用臥式雙端面磨床，加工平面如圖4所示，磨削平面有如下情況：

① 由于熱處理變形平面兩端面消耗不均勻?qū)χ箘?dòng)槽位置有一定的影響。

② 由于臥式雙端面磨床的磨削特點(diǎn)帶來的破壞平面與外徑的垂直度，這樣使止動(dòng)槽的平行差遭到破壞。

2.5 磨加工的誤差

圖4 雙端面磨削示意圖

③止動(dòng)槽平行差破壞原因分析。由于砂輪異方向旋轉(zhuǎn)在砂輪兩端面產(chǎn)生一對(duì)力F1、F2，此力致使工件產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，破壞了工件外徑與端面的垂直度，出現(xiàn)了如圖現(xiàn)象。

④減少垂直差措施

根據(jù)垂直差增加原因分析，我們應(yīng)該減少磨削力F1、F2并且應(yīng)同時(shí)減少。具體加工中磨削壓力不要過大，磨削面積、平面留量不要過大。

導(dǎo)板寬度選擇要適當(dāng)，一般情況下1～1.5mm。否則容易致使工件偏轉(zhuǎn)，影響磨削質(zhì)量。此方法適合于大批量生產(chǎn)。

3 結(jié)束語

通過以上分析可看出，要使得止動(dòng)槽位置滿足用戶要求。我們要從各個(gè)方面控制才能做得到。首先要用尺寸鏈的方法確定車加工的誤差，然后再制定如何保證車加工誤差一定范圍內(nèi)對(duì)加工方法進(jìn)行改進(jìn)，最后，對(duì)磨加工方法進(jìn)行改進(jìn)，減少了平面留量。對(duì)熱處理后產(chǎn)生的影響也做了定量試驗(yàn)及分析。由此對(duì)止動(dòng)槽控制會(huì)起到作用，保證產(chǎn)品質(zhì)量。