牽引電機(jī)傳動(dòng)端端蓋車削工藝的優(yōu)化

文照輝

（中國(guó)南車株洲電機(jī)有限公司，湖南 株洲412001）

0 引言

傳動(dòng)端端蓋是牽引電機(jī)上的重要零部件之一，由于其幾何形狀復(fù)雜，精度高，因此在精加工后要達(dá)到設(shè)計(jì)的形位公差和尺寸精度要求難度非常大。傳動(dòng)端端蓋的質(zhì)量，將直接影響到端蓋與軸承的配合精度，關(guān)系到轉(zhuǎn)子定位的準(zhǔn)確性，從而影響到整臺(tái)電機(jī)的工作。

1 傳動(dòng)端端蓋結(jié)構(gòu)及加工難點(diǎn)

（1）從圖1所示公差尺寸來(lái)看，傳動(dòng)端端蓋多處尺寸精度及形位公差要求高。

圖1 傳動(dòng)端端蓋關(guān)鍵尺寸圖

（2）從外形來(lái)看（圖2），傳動(dòng)端端蓋外形呈傘狀，中間鏤空，壁薄。如果采用傳統(tǒng)的三爪自動(dòng)定心卡盤(pán)方式裝夾，所產(chǎn)生的徑向夾持力會(huì)使工件本身產(chǎn)生變形。而當(dāng)卡爪松開(kāi)，工件卸下時(shí)，與定位面呈40°夾角且寬窄不一的4條筋板在徑向夾持力被釋放后，工件自然產(chǎn)生的回彈會(huì)使已加工的尺寸發(fā)生很大變化。

圖2 傳動(dòng)端端蓋外形

2 原工藝說(shuō)明及缺陷分析

2.1 原工藝說(shuō)明

（1）受工件本身結(jié)構(gòu)、形狀的限制，精車大、小端均采用了模具來(lái)裝夾工件，目的是避免因三爪的徑向夾持力變形和彈性變形。

（2）精車大端時(shí)，以上工序加工的止口外端面和380 mm止口定位，通過(guò)模具4點(diǎn)旋緊裝夾方式進(jìn)行加工。

通過(guò)試制加工后，經(jīng)三坐標(biāo)檢測(cè)有超差現(xiàn)象。其中，止口尺寸設(shè)計(jì)圖紙公差為0.06 mm，實(shí)測(cè)后止口呈不規(guī)則橢圓狀，最大與最小處的差值為0.08 mm，超出了設(shè)計(jì)的公差范圍；雙止口與軸承室同軸度要求為0.04 mm，實(shí)測(cè)值為0.06～0.09 mm之間；軸承室端面與軸線垂直度圖紙要求為⊥0.02 mm，實(shí)測(cè)值為⊥0.06 mm。

2.2 缺陷分析

針對(duì)傳動(dòng)端端蓋在試制時(shí)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，經(jīng)分析后找到造成上述形位公差超差的原因，主要出現(xiàn)在：

（1）設(shè)備的選用：數(shù)控臥車的裝夾方式?jīng)Q定了精車時(shí)工件的裝夾是依次通過(guò)了模具、四爪卡盤(pán)、三爪卡盤(pán)而最終被定位，工件的加工位置相對(duì)于機(jī)床本身的卡盤(pán)端面伸出過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致剛性不足。車削時(shí)易產(chǎn)生振動(dòng)，發(fā)生變形（圖3）。

圖3 工件的裝夾

（2）模具、工件的定位：模具在裝夾后校正本身存在誤差，以及工件在模具上裝夾定位時(shí)再次產(chǎn)生誤差，兩次誤差疊加導(dǎo)致定位不準(zhǔn)確。另外，裝夾工件時(shí)靠人力側(cè)面方向扶推然后再緊固，人為因素導(dǎo)致工件未完全靠平，造成加工的軸承室端面與軸線垂直度超差。

（3）模具缺陷：受夾具位置與所要加工部位干涉的影響，精車小端止口和精車小端端面油槽、內(nèi)孔是分兩次裝夾加工完成的，致使定位基準(zhǔn)不重合，這是造成形位公差超差的主要原因。

（4）其他方面：旋緊螺母壓緊工件時(shí)，使用的是普通扳手，壓緊力的大小沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)，人為造成壓緊點(diǎn)的力不均衡，這也是造成被加工產(chǎn)品變形的原因之一。

3 工藝改進(jìn)及其優(yōu)點(diǎn)

3.1 工藝改進(jìn)

針對(duì)分析出的變形原因，作出了如下工藝改進(jìn)：

（1）由原來(lái)的數(shù)控臥車改為數(shù)控立車。

（2）重新設(shè)計(jì)模具及模具定位、工件的定位及夾緊方式。

1）改進(jìn)模具：保持原有的精車小端模具定位平面和芯軸不變，在避開(kāi)工件4條筋板靠近龜背的位置，十字對(duì)稱的方向分別安裝4套等高的雙頭螺桿和單頭支撐螺釘以及用來(lái)固定夾緊的壓板和螺母等。

2）模具定位：將數(shù)控立車卡盤(pán)原有的三爪卸下，以卡盤(pán)平面為依托，將模具整體平壓在卡盤(pán)平面上，以模具的模芯及平面校正后，利用螺栓將模具與卡盤(pán)工形槽連接并夾緊固定在卡盤(pán)上。

3）工件安裝：如圖4所示，將已加工好定位面的傳動(dòng)端端蓋，定位面重力方向平壓在模具上，然后以模具的定位模芯外圓面和端面作為基準(zhǔn)定位，選擇工件剛性較好的龜背位置用螺旋壓板壓緊的方式固定工件。

圖4 工件在新模具上的裝夾

4）改普通扳手為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量刻度的扭力扳手，以避免人為控制扭力的隨意性。

3.2 改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)

（1）改用數(shù)控立車后，在裝夾過(guò)程中，使工件的定位面以自然重力方向垂直向下靠平工裝，減少了裝夾時(shí)的人為失誤，有利于更好地定位。

（2）新模具配合數(shù)控立車卡盤(pán)的使用，有效縮短了工件因多套夾具伸出的長(zhǎng)度，提高了剛性，避免了因剛性不足在車削中產(chǎn)生的振動(dòng)和變形。

（3）裝夾工件的方式和夾緊力作用點(diǎn)的改變，能有效避免刀具的加工軌跡與夾具的干涉，使整個(gè)傳動(dòng)端端蓋小端各個(gè)加工點(diǎn)能在一次裝夾中完成，消除了前工藝兩次裝夾后基準(zhǔn)不重合導(dǎo)致的定位誤差。合二為一的裝夾及加工方式，在提高了工作效率的同時(shí)又降低了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。

（4）使用有標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量刻度的扭力扳手，有效保證了每一次壓緊力都均勻、恒定、準(zhǔn)確。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述工藝的改進(jìn)與實(shí)施，前期存在的因變形導(dǎo)致尺寸精度、位置精度超差的現(xiàn)象得到了改善，效果十分顯著。經(jīng)過(guò)對(duì)工藝改善后加工產(chǎn)品的抽樣檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)最難控制的雙止口不規(guī)則變形由原來(lái)的0.08 mm縮小到了0.03 mm以內(nèi)；軸承室與止口的同軸度則控制在0.02～0.025 mm之間，軸承室端面與軸線垂直度為0.005 mm，完全達(dá)到了設(shè)計(jì)圖紙的要求，合格率由原來(lái)的55%提高到了現(xiàn)在的99.8%，從根本上提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。

［1］譚永剛，陳江進(jìn).數(shù)控加工工藝.國(guó)防工業(yè)出版社，2009

［2］南車株洲電力機(jī)車有限公司技師協(xié)會(huì)主編.軌道裝備—制造技藝，2012

［3］徐峰，蘇本杰.數(shù)控加工實(shí)用手冊(cè).時(shí)代出版?zhèn)髅焦煞萦邢薰?，安徽科學(xué)技術(shù)出版社，2010