小型轮式拖拉机变速器箱体轴承孔的超差研究

小型轮式拖拉机变速器箱体轴承孔的超差研究

由于小型发动机箱的两端表面存在轴承孔，因此多年来一直存在圆形和尺寸差异的现象。为了摸清超差原因和超差程度,提出解决措施方案,我们对目前质量情况、工艺与装备保证能力进行了工艺研究,提出改进措施,并对原工艺进行优化。1u3000孔变速箱箱体前后端孔的加工在专用双面组合镗机上进行,分粗、精镗两道工序。前端面有3个孔分2组,分别为ϕ62+0.018-0.012,ϕ80+0.030/ϕ72+0.018-0.012;后端面有5个孔分3组,分别为ϕ62+0.018-0.012,ϕ72+0.018-0.012/ϕ62+0.018-0.012,ϕ62+0.023-0.007/ϕ62+0.023-0.007。我们对粗、精镗工序的各孔都进行了检测。下面以后端面精镗后的ϕ72+0.018-0.012孔为例进行研究。我们从两个方向收集30组数据(表1),大部分孔椭圆度在25～40μm之间,个别孔的椭圆度高达50μm,仅孔的椭圆度就已远超过30μm的公差范围,孔合格率仅为6.67%。由于孔的椭圆度太大,计算标准差σ困难,我们用平均值计算Cpk值。规格上限Su=72.018mm,规格下限Sl=71.988mm,规格公差T=Su-Sl=0.03mm,最大值为72.0125mm,最小值为71.992mm。实际中心值ˉX=12929∑i=1Xi=X1+X2+⋯+X2929=71.997(mm)规格中心值μ=规格上限+规格下限2=Su+Sl2=72.003(mm)σ=√29∑i=1(Xi-ˉX)229=√(X1-ˉX)2+(X2-ˉX)2+⋯+(X29-ˉX)229=0.0045(mm)制程准确度|Ca|=|实际中心值-规格中心值规格公差/2×100%|=40(%)制程精密度Cp=规格公差6个估计实际值标准差=Τ6σ=1.11制程能力指数Cpk=(1-|Ca|)Cp=0.67根据Cpk等级的判定(表2),计算出的Cpk勉强为C级。然而由于孔的椭圆度太大,选取孔的相互垂直方向的两孔径求得的实际中心值和标准差并不很准确,从而估算得出的Cpk也不准确,实际Cpk应该要小于0.67(垂直方向因偏离规格中心值太多,Cpk为负值,已失去意义),可以说变速箱壳体加工质量过程已经失去控制意义。其余孔情况和ϕ72孔基本一致。2超差原因分析2.1粗铣余量不均匀,有小空间箱体毛坯左右错箱、毛坯的硬度高且硬度不均匀、孔不规则、孔余量大等毛坯原因,使得粗镗余量不均匀,有些甚至在粗镗后还带有黑皮。粗镗孔椭圆度很大,导致精镗加工时的误差明显,使得精镗孔的椭圆度也很大。2.2件的测量是测量精度和确定指标下的一个重要精镗工序的镗模(图2)状态好坏直接对孔的椭圆度产生影响。我们在生产现场对精镗工序工装进行测量(数据见表3)发现:件6镗模座的导向孔(图3)尺寸都严重超差,而且圆柱度都超15～35μm,孔有明显的锥度(要求锥度不大于0.006)。3个导向孔测量值也严重超差,并且磨损较为严重,已经不能保证所要加工零件的精度。我们对件4镗刀杆在工作位置时刀头的圆周跳动用千分表进行了测量,图纸要求滑套的径向跳动均不大于0.025mm,在两个状态下进行测量(空负荷和轻负荷)。首先对滑套空负荷测量,ϕ100和ϕ65(左)滑套处跳动量达到0.060mm,ϕ65(右)处跳动量在图纸要求范围内;再对滑套进行轻负荷测量,用手压住刀头处旋转,ϕ100和ϕ65(左)滑套处跳动量达到0.10mm,ϕ65(右)处跳动量在图纸要求范围内。件2轴承为D级精度,但轴承的轴向和径向跳动超差,已不能满足使用。我们还测量了夹紧力作用下箱体的变形量。测量实际夹紧点处孔的变形,压紧变形<10μm,排除了因压紧对孔圆度的影响。另外,由于零件尺寸精度较高,使用的刀具还是焊接刀具,对工人操作水平要求较高,而且调刀麻烦,不宜将尺寸调整到规格中心值(μ),这也是造成Cpk值极低,项次合格率很低的原因之一。3精铣工艺调整1)加强变速箱箱体毛坯质量的控制。2)检测浮动镗刀杆、滑套孔、滑套和镗模座所有轴承的磨损与镗刀杆的径向跳动情况,对影响加工精度的部件进行更换。3)在加工时严格控制工序余量,可根据调试情况适当减小精镗工序的加工余量,最好控制在0.8～1.2mm之间,进行批量工艺试验。4)针对镗刀杆现有结构不易将尺寸调整到位,造成Cpk值偏低,重新设计新的镗刀杆结构,采用浮动镗杆配机加刀与精镗单元辅以CVD涂层硬质合金刀片,降低对操纵人员的技能要求,实现精确调刀,降低刀具调整对Cpk值的影响。而且也减