提升行星架銷孔幾何公差精度的方法

■ 山推工程機械股份有限公司 （山東濟寧 272073） 李 炎 翟展新 宮 濤

行星架是行星傳動系統的關鍵部件之一，行星輪軸安裝在行星架銷孔內，其制造精度對各個行星輪載荷分配、傳動噪聲和振動有很大影響。本文介紹一種工藝方法，保證同軸度、位置度要求。

1. 圖樣設計要求

公司某型號行星架如圖1 所示，其中3組φ80mm、φ64mm用于安裝行星輪軸，要求相對于φ550mm止口（基準B）位置度0.05m m，兩孔同軸度要求φ0.015mm。采用三坐標測量儀檢測這兩個參數，位置度0.05mm要求各孔實際中心位置相對于理想中心位置的偏差小于0.025mm，同軸度0.015mm要求上下兩孔軸線偏差小于0.015mm。

2. 工藝方案對比和分析

根據設備能力，行星架精加工有兩種工藝方案：方案一，分精車、精鏜兩道工序，精車工序使用數控立式車床，加工止口和端面，精鏜工序使用立式加工中心，找正止口，精鏜各孔；方案二，精車鏜一道工序完成，使用車削中心，一次裝夾完成全部加工。

分析兩種方案對精度的影響因素和要求，并進行現場檢測驗證，結果如表1所示。

對于位置度，方案一因設備定位精度誤差和找正誤差超過要求，無法保證位置度，方案二可以滿足。對于同軸度，兩種方案都因換刀后重復定位精度差，無法滿足要求。經過討論分析，采用方案二，并制定以下對策保證幾何公差。

3. 設計專用工裝

圖 1

表1 兩種方案的檢測結果

使用四爪單動卡盤夾緊，雖然操作便捷、成本低，但夾緊力會導致工件端面翹起變形，無法滿足幾何公差要求。為此設計專用工裝，改夾緊為壓緊，以工件中心內孔、端面定位，壓板壓緊，四周端面采用千斤頂輔助支承，如圖2所示。保證加工過程中無干涉現象，通過檢測工件壓緊、松開后的精度，驗證無裝夾變形現象。

4. 設計組合鏜刀

針對設備重復定位精度差、無法保證同軸度問題，設計組合鏜刀（見圖3），一把鏜刀完成兩孔精鏜，消除重復定位誤差的影響。工步內容如下：首先半精鏜3個φ80mm、3個φ64mm孔，各留0.2mm余量，然后更換為組合鏜刀，鏜孔至要求尺寸。但需注意設計刀具時，避免兩刀刃同時切削，以免因同時受切削力，刀具產生振動，影響孔表面粗糙度和圓柱度。

5. 工件試制

根據制定的方案，行星架工藝路線為：鑄造→正火→粗車→粗鏜→調質→半精車→半精鏜→鉆孔→精車、精鏜。首批進行5件試制（見圖4），幾何公差符合要求（見表2）。

6. 經驗和建議

行星架作為行星減速機構關鍵部件，加工精度要求高。實際加工過程中，影響精度的因素較多，根據筆者經驗，總結幾條建議：

（1）設計時進行有限元分析，模擬行星架在使用和加工過程中的剛性并進行優化；若無分析能力，在保證機構整體質量不超標、裝配時不干涉的前提下，增加板厚，以提高工件剛性。

圖 2

圖 3

圖 4

（2）粗加工階段最大限度去除加工余量，減少精加工余量，以減少內應力，并在精加工前鉆出螺栓孔，提前釋放內應力，避免加工變形。

表 2 （單位：mm）

（3）定期檢測設備精度并進行調整。若無法滿足要求，可根據三坐標檢測結果對鏜孔坐標進行補償，但需設計定位機構，保證工件每次安裝位置相同。

（4）四爪單動卡盤極易導致薄壁件變形，需設計專用工裝，利用壓板壓緊或螺栓拉緊工件，若無合適裝夾基準，應增加工藝基準。

（5）工件加工、檢測最好在恒溫車間內進行，避免熱變形產生的影響。

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[1] 田磊. 5MW以上二級行星架精加工制造技術研究[J]. 重工與起重技術，2015（3）：27-28.