2000 t 雙動(dòng)壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)改造

牟春燕，周 瑩

（一汽-大眾汽車有限公司，吉林長(zhǎng)春 130011）

0 引言

一汽-大眾汽車有限公司轎車一廠沖壓車間有4 條大型自動(dòng)化生產(chǎn)線，如圖1 所示。其中3 條沖壓線為德國(guó)阿爾福特生產(chǎn)制造，并于1995 年交付使用。每條生產(chǎn)線有6 臺(tái)多連桿4 點(diǎn)壓力機(jī)，主要生產(chǎn)轎車的大型沖壓件。由于大眾集團(tuán)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格，因此對(duì)壓力機(jī)的精度要求高，尤其是壓力機(jī)滑塊連續(xù)運(yùn)行時(shí)相對(duì)與工作臺(tái)的平行度和垂直度，它對(duì)沖壓件的質(zhì)量起決定性作用。上橫梁內(nèi)左右偏心齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)是否同步，是影響滑塊運(yùn)行垂直度和平行度的重要因素。

圖1 沖壓車間自動(dòng)化生產(chǎn)線

1 設(shè)備故障分析

1.1 故障現(xiàn)象

壓力機(jī)在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)滑塊運(yùn)行到下死點(diǎn)時(shí)，模具的一側(cè)閉合到位，并且限制器已經(jīng)接觸，而另一側(cè)仍然有較大的間隙，上下模具無法正常閉合。對(duì)于這種現(xiàn)象常規(guī)的判斷分析是滑塊底面相對(duì)于工作臺(tái)上表面的平行度超差。常規(guī)調(diào)整的方法是將滑塊停到下死點(diǎn)180°，然后用內(nèi)徑千分尺或者百分表測(cè)量4個(gè)壓力點(diǎn)正下方的相對(duì)距離差值。如果超差，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)將滑塊閉合高度調(diào)整的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)聯(lián)軸節(jié)斷開一點(diǎn)或兩點(diǎn)，單獨(dú)調(diào)整某點(diǎn)的數(shù)值，然后再測(cè)量4 點(diǎn)，確定在精度范圍之內(nèi)后，將聯(lián)軸節(jié)重新連接起來，修理完畢。

但是，這樣處理后經(jīng)過一個(gè)行程的運(yùn)行，平行度再次出現(xiàn)非常大的差值。根據(jù)多年設(shè)備安裝和傳動(dòng)系統(tǒng)維修經(jīng)驗(yàn)，初步判斷故障原因不在滑塊高度調(diào)整機(jī)構(gòu)，而可能出現(xiàn)在傳動(dòng)系統(tǒng)。為此，采用另一種平行度測(cè)量方法：首先讓滑塊從0°運(yùn)行到90°，測(cè)量此時(shí)的平行度是左高右低；再將滑塊由90°運(yùn)行到270°，測(cè)量出的平行度變?yōu)樽蟮陀腋摺Ｈ绻钦{(diào)整機(jī)構(gòu)的問題，應(yīng)該呈現(xiàn)相同的變化趨勢(shì)，由此判斷是傳動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，進(jìn)一步判斷可能是同步齒輪問題。

1.2 結(jié)構(gòu)分析

如圖2 所示，壓力機(jī)上橫梁內(nèi)部的傳動(dòng)系統(tǒng)分為一級(jí)傳動(dòng)和二級(jí)傳動(dòng)兩部分，電機(jī)通過皮帶輪軸帶動(dòng)的高速離合器軸運(yùn)動(dòng)為一級(jí)傳動(dòng)；通過齒輪嚙合帶動(dòng)偏心齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)為二級(jí)傳動(dòng)。其中一級(jí)傳動(dòng)和二級(jí)傳動(dòng)通過中間的一個(gè)過輪帶動(dòng)左側(cè)前級(jí)同步齒輪，左側(cè)前級(jí)同步齒輪帶動(dòng)右側(cè)前級(jí)同步齒輪，左、右前級(jí)同步齒輪再通過同軸上的兩個(gè)小齒輪分別帶動(dòng)左右偏心齒輪。制造廠商為了在設(shè)備組裝后保證運(yùn)行精度，消除制造誤差帶來的影響，將左右前級(jí)同步齒輪設(shè)計(jì)成可在圓周上調(diào)整的齒圈，調(diào)整好設(shè)備運(yùn)行精度達(dá)到要求后，將齒圈部分用錐銷固定在軸上。如果其中一個(gè)前級(jí)同步齒輪錐銷竄出，齒圈在軸上變?yōu)椴还潭ǎ荒馨凑赵械男问綆?dòng)兩個(gè)偏心齒輪，兩個(gè)偏心運(yùn)動(dòng)順序就被打亂，那么滑塊運(yùn)行便會(huì)出現(xiàn)無序狀態(tài)，出現(xiàn)平行度隨意變化的故障現(xiàn)象。

圖2 壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)

另外，此設(shè)備一級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)和二級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)之間的過輪是由兩個(gè)相對(duì)的斜齒輪組成的人字齒輪。它們由12 個(gè)銷螺栓組成一個(gè)整體人字齒輪。這樣做可以降低加工工藝的難度和成本，但是也留下了連接不可靠的隱患。最后查找出來的原因就是由于其上的銷螺栓斷裂損壞（圖3），殘?bào)w掉入下腔，將左側(cè)前級(jí)同步齒輪限制錐銷的擋圈刮壞（圖4），導(dǎo)致錐銷竄出，造成設(shè)備左右不同步。

2 維修方案的確定

2.1 過輪故障原因分析

（1）由于生產(chǎn)線三班連續(xù)生產(chǎn)，過輪連接銷螺栓長(zhǎng)期受到交變載荷的作用，產(chǎn)生疲勞裂紋導(dǎo)致斷裂。

（2）最初設(shè)計(jì)時(shí)連接銷螺栓設(shè)計(jì)強(qiáng)度不足。

（3）過輪連接銷螺栓裝配時(shí)預(yù)緊力不均勻或過大。

（4）前級(jí)同步齒輪錐銷長(zhǎng)期受到油浸及高溫作用，緊固劑失效引起松動(dòng)。

通過對(duì)拆卸后的故障分析，認(rèn)為通過銷螺栓連接在一起的過輪不可靠，有必要進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)。

2.2 維修前準(zhǔn)備工作及拆裝方案的確定

在維修前按壓力機(jī)使用說明書對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)分析，熟悉其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，考慮到故障只能發(fā)生在二級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)，提出打破以往常規(guī)的維修方案：一級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不解體，而是整體從壓力機(jī)的床頭上吊下（圖5），露出需要修理的二級(jí)傳動(dòng)齒輪，可以節(jié)省3 d（6 個(gè)班次）的工作量。根據(jù)一級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)部各部件的形狀尺寸，估算出整體重量約50 t，完全可以利用車間的60 t 天車來完成吊裝作業(yè)。在起吊過程中，天車稱重裝置顯示為47 t。在準(zhǔn)備好相應(yīng)的吊具、工具和量具后開始進(jìn)行拆卸作業(yè)。

圖5 拆卸一級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

2.3 拆卸步驟

（1）把滑塊停到下死點(diǎn)，在工作臺(tái)對(duì)應(yīng)壓力點(diǎn)的四角各放一個(gè)方箱，利用4 個(gè)32 t 機(jī)械千斤頂支撐住滑塊。用內(nèi)徑千分尺測(cè)量滑塊四點(diǎn)和工作臺(tái)面之間的距離，再逐步調(diào)整各個(gè)千斤頂，使滑塊保持水平。關(guān)閉氣源總閥門，排掉所有氣罐內(nèi)的壓縮空氣，特別注意平衡氣缸內(nèi)的氣壓。切斷電源，掛好安全警告牌。

（2）拆卸主電機(jī)皮帶以及與一級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)連接的氣管、油管、電源線、固定一級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)的螺絲，拆除四周的8 個(gè)定位鍵。

（3）準(zhǔn)備4 根特制的等長(zhǎng)2.7 m 鋼絲繩，將一級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)整體吊至地面進(jìn)行拆解。發(fā)現(xiàn)一級(jí)傳動(dòng)軸下的過輪損壞嚴(yán)重，其連接銷螺栓都已斷裂，兩個(gè)相向斜齒輪已經(jīng)分體，銅瓦嚴(yán)重磨損，中間固定軸由于變形已無法拆下，最后采用機(jī)加手段破壞拆除，重新加工新件。

（4）二級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)拆卸前，要在各齒輪嚙合處做標(biāo)記，這是保證安裝時(shí)恢復(fù)原偏心位置最重要的步驟。當(dāng)分別將兩個(gè)前級(jí)同步齒輪拆下后，發(fā)現(xiàn)左側(cè)前級(jí)同步齒輪定位錐銷擋圈損壞，錐銷全部竄出。

2.4 改造方案

（1）新過輪不再采用兩體結(jié)構(gòu)，改為一體人字齒輪（圖6），材料選40MnVB（低淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼）。

圖6 改進(jìn)后的過輪

（2）考慮到錐銷一旦松動(dòng)，必然失去連接效用，決定將前級(jí)同步齒輪固定錐銷改為直銷，并加大直徑，材料選用40MnVB。

2.5 技術(shù)要求

（1）過輪銅瓦用液氮冷縮后裝入，刮配銅瓦，保證1/1000 D 的間隙，并保證接觸均勻。

（2）前級(jí)同步齒輪固定銷過盈配合，加大過盈量，采用液氮冷裝配法。

2.6 安裝調(diào)整

（1）安裝前清洗拆卸下來的每個(gè)零件，按照拆卸時(shí)步驟的相反次序逐件安裝，特別需要注意各嚙合齒輪的相對(duì)位置。

（2）啟動(dòng)潤(rùn)滑泵，充分潤(rùn)滑30 min，開動(dòng)微調(diào)，慢速運(yùn)轉(zhuǎn)一個(gè)行程。

（3）利用內(nèi)徑千分尺測(cè)量并調(diào)整滑塊精度，使滑塊與工作臺(tái)的相對(duì)精度保持在0.12 mm/m，然后在滑塊調(diào)整區(qū)間內(nèi)反復(fù)調(diào)整四五次，在90°、180°和270°等3 個(gè)位置測(cè)量滑塊的平行度。經(jīng)過3 個(gè)循環(huán)的測(cè)量，精度都在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)。

（4）空負(fù)荷連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)24 h 磨合后交付生產(chǎn)。

3 結(jié)束語

維修改造后的壓力機(jī)經(jīng)過短時(shí)間的磨合后，已經(jīng)能夠達(dá)到出廠時(shí)的設(shè)計(jì)要求。改造部件運(yùn)行良好，改造后消除了此類故障再次發(fā)生的隱患。通過這次故障分析及維修改造，積累了傳動(dòng)系統(tǒng)的維修經(jīng)驗(yàn)。其中偏心齒輪影響滑塊精度的無序性故障判斷；重量達(dá)到50 t 的一級(jí)傳動(dòng)整體吊裝兩次，節(jié)省6 d（12 班次）的工作量；修復(fù)后按照標(biāo)記恢復(fù)原始精度等都是技術(shù)含量極高的工作，為其他壓力機(jī)發(fā)生此類故障的正確判定和維修起到了非常重要的指導(dǎo)作用。