大小螺旋質量控制關鍵技術的研究及應用

李枝干

（廣西柳工機械股份有限公司，廣西 柳州 545007）

輪式裝載機驅動橋有以下主要零件組成：主傳動（托架總成、大小螺旋、差速器）、橋殼和輪邊減速支承軸、制動器、輪邊減速器。通過分析發現，大小螺旋是關鍵的核心零件，其質量的好壞將直接影響裝載機的性能及壽命，對其產品質量控制關鍵技術的研究及應用非常重要。

1 失效件回顧及原因分析

某大小螺旋在開發過程中曾出現早期失效，使產品的使用時間低于三包時間，給企業帶來一定的經濟損失。通過宏觀檢驗、斷口分析、化學成份分析、硬度以及金相檢驗，對大小螺旋早期外反饋變異的原因進行分析、制定措施實施改進，取得顯著的效果，體現了實施質量控制關鍵技術的研究及應用的重要性。

當時，項目組對原材料、熱處理技術、制造過程、裝配過程、整機參數、載荷變化、零件強度進行分析，確定造成大小螺旋早期失效的主要原因是接觸斑點不良、強度不足造成，并制定改進措施實施改進。

2 制定改進措施

我們對大小螺旋接觸斑點不良、強度不足進行研究，查找主要原因，制定大小螺旋失效的主要原因及重點改進措施，實施改進，如表1所示。

表1 大小螺旋失效原因改進措施

3 完善工藝質量策劃文件

在研究大小螺旋質量控制的關鍵技術時，發現大小螺旋原材料的質量控制、關鍵特性的質量控制較為重要，控制這些重要項目需要完善工藝文件、工藝策劃及質量策劃。

《工藝策劃》的內容為零件的制造路線、工序質量特性的加工方法、測量方法及加工設備、測量設備、操作者能力、工裝器具、刀具、吊索具、輔料、過程檢驗等，輸出需求表格并實施。

《質量策劃》的內容為零件的檢驗指導書、檢驗記錄表、裝配過程記錄卡、量具需求、關鍵特性清單、零件的控制方法及送檢要求、SAP質量控制計劃，輸出需求表格并實施。

4 大小螺旋的工藝改進及質量控制

大小螺旋是關鍵的核心零件，其質量將直接影響裝載機驅動橋的性能，經過研究及試驗大小螺旋必須進行以下關鍵技術的工藝改進及質量控制，才能保證產品質量符合要求，抓住質量控制的關鍵技術實施嚴格的質量控制極為重要。

4.1 原材料滲透性的改進及控制

大小螺旋的熱處理變形量與原材料的滲透性有極大關系，經過多年的生產驗證大螺旋的變形量遠大于主螺旋的變形量，通過研究大螺旋原材料，20CrMnTi的滲透性低于20CrMnTiHx（保密）的滲透性，設計部門完善圖紙，工藝部門完善工藝，對控制大螺旋原材料滲透性起到重要作用。

控制大螺旋原材料的滲透性，必須先進行大螺旋種子件的試加工，經熱處理檢驗合格才能做該批次零件的批量加工，防止零件熱處理后因材料問題而造成的批量報廢。大螺旋熱處理后變形量已得出，這時再配加工同批次的主螺旋錐齒輪，接觸斑點更易控制，效果更好。

為了做好大螺旋種子件的質量控制工作，防止種子件的丟失，必須制定大螺旋原材料種子件的跟蹤流程并嚴格實施：①供方原材料報檢流程；②種子件的檢驗流程；③檢驗結論信息傳遞流程；④供方批量供貨流程。

4.2 毛坯入庫檢驗的控制

制定大小螺旋檢驗指導書，嚴格按檢驗指導書實施檢驗，同時實施批次管理。大小螺旋每批做化學成份檢測、金相檢測、尺寸檢測等，確保關鍵特性符合要求。

4.3 大小螺旋接觸斑點及齒根圓角的工藝改進

大小螺旋接觸斑點原工藝要求長度及高度大于50%，這樣標注接觸斑點的尺寸不完善。經工藝驗證后更改為凹、凸面的接觸斑點尺寸均可測量：標注接觸斑點總長、總長中心至小端的距離、頂部至齒頂的距離、底部至齒根的距離、左端至小端的距離，即改為圖1、圖2的標注方法更便于測量及質量控制。

圖1 凹面接觸斑點

圖2 凸面接觸斑點

大小螺旋齒根圓角半徑過小，容易斷齒，設計及工藝部門研究后決定加大齒根圓角半徑，減少齒根處的應力集中，提高齒輪的彎曲疲勞強度，減少齒輪斷裂，完善工藝文件大小螺旋齒根圓角半徑。

4.4 大小螺旋加工過程的質量控制

大小螺旋采用先大輪后小輪的配對加工順序，即先完成大螺旋熱處理滲碳淬火工序，再加工主螺旋進行配對，所以進行以下關鍵技術的研究及質量控制極為重要。

4.4.1 大小螺旋銑齒工藝裝備的控制

（1）設備精度的控制：銑齒設備主軸的徑向跳動及端面跳動要符合工藝要求。

（2）機床參數的調整：按工藝要求進行調整。

（3）工藝裝備的控制：工裝跳動、同軸度、定位尺寸要符合工藝要求。

（4）刀具的控制：磨刀、對刀、校刀，刀具的跳動要符合要求。

4.4.2 大小螺旋熱處理過程的控制

（1）過程參數的控制：熱處理過程參數按工藝文件執行。

（2）實物質量的控制：每批解剖檢驗，金相組織、表面硬度、芯部硬度、表面硬化層深度按檢驗指導書執行。

（3）變形量的控制：零件裝爐量及裝爐方式的控制、壓淬工裝的控制、淬火液的控制按工藝文件執行；大螺旋內孔尺寸及平面度的檢測按檢驗指導書執行。

4.4.3 大螺旋熱后磨孔的改進

大螺旋內孔熱后采用人工找正內孔再磨內孔，無法減少零件變形誤差，質量不能滿足要求且生產效率低，工藝部門研究后改用以齒定位自動定心的高效工裝加工，提高大螺旋加工精度生產效率，以及接觸斑點的合格率。

4.4.4 大小螺旋配對質量的控制

（1）大小螺旋裝配前按照工藝要求進行100%配對，嚙哈間隙和接觸斑點等關鍵特性必須符合圖紙要求。

（2）大小螺旋配對工裝的控制：工裝跳動、同軸度、定位尺寸要符合工藝要求。

4.4.5 大小螺旋裝配質量的控制

（1）接觸斑點的控制：按照工藝文件進行100%的調整控制。

（2）嚙哈間隙的控制：按照工藝文件進行100%的調整控制。

（3）接觸斑點要求拍照存檔，以便進行跟蹤控制及改進。

4.5 大小螺旋增加強力噴丸

為了解決大小螺旋強度不足表面硬度稍低的問題，設計及工藝部門研究后決定增加齒面強力噴丸，提高齒輪強度，解決大小螺旋強度不足蹦齒的質量問題。

5 效果驗證

通過質量控制關鍵技術的研究及應用后，該機型的大小螺旋接觸斑點由之前的25%～40%增加到40%～60%，比改進前提高20%～30%，齒輪強度提高10%，大小螺旋早期斷裂反饋降低20%以上，大小螺旋早期失效的問題得到解決。

6 實施推廣及應用

該機型的大小螺旋質量控制關鍵技術的研究及應用成功后，便推廣應用到柳工傳動件公司全部機型的大小螺旋上，20多種大小螺旋零件收到了顯著的效果，各種產品的大小螺旋關鍵質量特性的合格率達到100%，各種產品都能合格進入用戶的手中，取得了顯著的成績。

7 結語

綜上所述，為保證大小螺旋的產品質量，對其質量控制關鍵技術的研究及應用是十分必要的，也是可行的，質量控制方法是成功的，按上述方法實施控制的大小螺旋產品質量符合要求，具有較高的理論價值和推廣價值。