齒輪箱底板端蓋加工工藝改進

摘 要：本文對于齒輪箱用底板端蓋的鑄件廢品問題進行了分析，提出了工藝改進方案，改進了設計圖紙及技術要求，主要對于新的改進方案的加工工藝進行了分析，解決了零件廢品問題，降低了生產成本。

關鍵詞：底板；鑄造；焊接；工藝改進

我公司齒輪箱用底板端蓋，其毛坯采用鑄造工藝生產，然后進行機械加工。在齒輪箱上，底板的作用是避免齒輪零件外露，同時在底板與箱體的接觸部分涂有密封膠，以便防止齒輪箱漏油。由于底板壁薄，在毛坯鑄造過程中極易出現縮孔等缺陷而產生廢品，甚至有時缺陷是在機械加工過程中、齒輪箱使用過程中出現，因此造成了重大的經濟損失。

1 改進方案分析

為解決鑄造毛坯廢品問題，我們考慮采用其他加工工藝制造底板毛坯。由于底板工件是一中類似于槽型工件，鍛件肯定浪費材料，因此我們考慮采用焊接工藝制造底板毛坯。其優點有：第一，焊接件不需要制作木模型，節省了木模費用，節約了制模時間，縮短了生產周期；第二，焊接件的機械性能及彈性模量均高于鑄件。底蓋原來的材料采用HT200，機械強度要求不高，灰鐵的抗拉強度與壁厚有關，同一牌號的灰鐵不同壁厚會有不同的抗拉強度。底板的厚度大部分是15mm，其抗拉強度為大于等于195MPa。與此相對應，我們選用Q235鋼板進行焊接，原因是：第一，Q235材料強度完全可滿足要求；第二，Q235焊接性能優良，應用廣泛，成本較低。兩種材料的機械性能及彈性模量見表1。

2 設計圖紙、技術要求的改進分析

2.1 設計圖紙的改進

設計圖紙的改進如圖1、圖2所示，底板端蓋毛坯的底板1.4部分厚度由15mm變為10mm，其中1部分選用12mm厚鋼板，保留2mm機加工余量。側板2由15mm變為5mm，側板3由15mm變為10mm，∮60的凸起部分去掉，因此改進后的毛坯重量由27.2kg降為15.8kg，重量降低11.4kg，毛坯生產成本降低54.50元/件，詳見表2。為了便于加工，鑄造圓角改為10X45°倒角，此倒角在鋼板切割時可加工完成。

2.2 新的技術要求

為了適應焊接制造，技術要求做了相應的改進，具體為：

（1）采用E500/（GB5117）焊條連續焊縫，焊后去應力處理，焊縫清理干凈。

（2）焊縫不允許有氣孔、夾渣、裂紋、未焊透等缺陷。

（3）焊前各子件的加工表面和切割面的表面粗糙度為Ra25?m。 （4）除有效的焊縫外，其余焊縫高度為鋼板厚度的一半。

（5）進行噴砂處理，內外非加工表面噴涂環氧底漆。

（6）用煤油做滲漏試驗，不得有滲漏現象。

3 焊接加工工藝分析

3.1 鋼板切割

鋼板切割采用數控火焰切割方式進行，零件厚度及材質應符合圖紙設計規定。鋼板切割后必須進行外觀處理，并符合如下要求：

（1）所有切割表面的氧化物必須清理干凈。

（2）最終加工表面必須光滑、無分層、裂紋等缺陷，棱角平滑。

（3）切割完成后，應進行切割變形的檢查，當變形量過大時應進行調形處理。

3.2 焊接工藝

對于底板的焊接，我們有下列要求：

（1）主體焊接采用氣體保護焊，局部焊縫可采用手工電弧焊等焊接方法。

（2）所有坡口表面及近縫區必須清潔、無鐵銹、油污等有害雜質。

（3）應盡量避免使用砂輪機修磨焊縫表面，不允許使用砂輪機清除飛濺。

（4）應盡可能采用平角縫位置焊接。

（5）焊接順序應保證最小變形和成型質量。

（6）所有焊縫必須進行完整連續的周邊焊，保證接頭質量和外觀質量。

（7）焊接時應根據焊縫及材料的拘束度、環境溫度、碳當量、構件厚度等因素決定是否增加預熱要求。

3.3 熱處理工藝

焊接件在焊接過程中產生的應力是非常大的，焊接剛開始時，焊縫處迅速升溫，周圍區域溫度較低，阻礙焊縫的迅速膨脹，焊縫受到壓應力，焊接過程結束后，焊接件開始冷卻，等到過了塑性變形的溫度，由于焊縫與周圍的冷卻速度不一致，焊縫開始受到拉應力，直到室溫。此時焊縫處材料所受的拉應力接近材料的屈服極限，必須及時消除內應力，否則焊接件后變形，甚至開裂。去應力的方式有：自然時效、熱時效及振動失效。根據工件的特點，我們采用熱時效來消除焊接應力。對于去應力熱處理，要求如下：

（1）采用燃油、電或燃氣加熱爐內加熱方式進行消應力處理。

（2）工件經最終尺寸檢驗、焊接檢驗及煤油試漏檢驗合格后進行去除應力熱處理。

（3）熱處理后不得對工件進行補焊。

（4）工件裝爐方式合理，以防止其受熱變形。

（5）熱處理工藝，焊接件由室溫均勻加熱至550±10℃，保溫1-2小時，降溫時速度不得大于80℃/h，工件出爐溫度≤150℃，爐內溫差不得大于±10℃，嚴禁使用水冷降溫。

3.4 焊接件質量檢驗

焊接毛坯需要進行外觀質量、外形尺寸及焊縫質量檢驗。焊接件的外觀質量、外形尺寸應符合圖紙要求。焊接件焊縫必需進行焊渣清理，材料裁切口必須整齊，表面無明顯缺陷和磕碰，表面和內腔進行噴丸或拋丸處理無銹蝕、無氧化皮，無油脂，無防腐劑。清理質量符合GB8923-88的 A-B Sa21/2標準，局部A-B Sa2，表面粗糙度不能超過Ra25?m，按GB/T 15056 進行檢驗。與鑄件不同的是，焊接件需要進行煤油試漏檢測，具體要求如下。

（1）試驗必須在全部焊接工作完成后進行。

（2）應在焊接件外側刷涂大白粉，徹底干燥后，才能涂刷煤油進行檢驗。

（3）焊接件內側采用噴涂或盛裝煤油的方法進行試驗，每處焊縫的噴涂時間不得少于1分鐘，同一焊縫的煤油噴涂次數不得少于2次，試驗滲透時間不得少于24小時。

（4）在規定試驗時間內，焊接件外表面無煤油滲漏痕跡顯示為合格。

4 結論

按照上述方案，我們進行小批量生產。底板毛坯生產周期由原來的20天（不計開模時間）縮短為15天，焊接件未產生廢品，因鑄造缺陷導致廢品的問題得到了解決。此外，由于焊接件節省了木模費用，并且毛坯重量變輕，因此生產成本降低約23%。總之，底板毛坯由鑄造工藝改為焊接工藝生產，不但解決了質量問題，并且降低了生產成本，對于類似零件值得推廣。

參考文獻：

[1]毛萍莉.材料成型技術[M].北京：機械工業出版社，2007：155-156.

[2]王洪光.實用焊接工藝手冊[M].北京：化學工業出版社，2013：185-189.

作者簡介：李治平（1977—），男，內蒙古赤峰人，碩士，工程師，研究方向機械加工工藝。