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      硬度細長(cháng)空心雙頭花鍵軸的工藝方法研究
      作者:admin 發(fā)布日期:2022/9/8 關(guān)注次數: 二維碼分享

      本文闡述了某高硬度細長(cháng)空心雙頭花鍵軸的結構特點(diǎn),通過(guò)對花鍵軸在實(shí)際加工過(guò)程中出現的細長(cháng)孔的加工、熱處理變形、漸開(kāi)線(xiàn)外花鍵等分性及兩端花鍵扭轉偏差等難點(diǎn)進(jìn)行研究??偨Y了具有特殊要求花鍵軸加工工藝難點(diǎn)及其控制方法,最終確定加工路線(xiàn),對其他結構的花鍵軸類(lèi)零件加工具有一定的參考價(jià)值。

      漸開(kāi)線(xiàn)花鍵具有良好的導向性、定心性及大的扭矩傳輸能力,被廣泛應用于航空減速器、航空發(fā)動(dòng)機渦輪泵等動(dòng)力傳輸系統中。航空花鍵副在飛機起飛、巡航、著(zhù)陸過(guò)程中承受變扭矩、軸向力以及彎矩形式的波動(dòng)載荷,因此航空花鍵副使用過(guò)程中的穩定性和安全性顯得尤為重要。本文研究的高硬度細長(cháng)空心雙頭花鍵軸是一種特殊結構的漸開(kāi)線(xiàn)花鍵, 是發(fā)動(dòng)機附件傳動(dòng)系統中重要零件之一,屬于軸類(lèi)零件,特點(diǎn)是長(cháng)徑比大(大于27),兩端都有需要氰化處理的漸開(kāi)線(xiàn)花鍵,在實(shí)際工作中,靠花鍵與功率輸入輸出軸連接,具體地,發(fā)動(dòng)機各個(gè)附件的動(dòng)力都是渦輪的動(dòng)力,經(jīng)過(guò)雙頭花鍵軸的漸開(kāi)線(xiàn)花鍵副從渦輪的主軸傳遞到附件機匣的各個(gè)運動(dòng)中去的。由于雙頭花鍵軸它所傳遞的功率十分龐大,且轉速較高, 因而要求漸開(kāi)線(xiàn)花鍵副傳動(dòng)非常平穩。鑒于此,以高硬度細長(cháng)空心雙頭花鍵軸為研究對象,基于其結構特點(diǎn)及加工工藝難點(diǎn),擬定多條工藝路線(xiàn)并進(jìn)行驗證,以達到提高該類(lèi)零件批量加工的穩定性。

      01高硬度細長(cháng)空心雙頭花鍵軸的結構特點(diǎn)

      限于發(fā)動(dòng)機的結構,要求其主傳動(dòng)零部件的結構小巧、傳動(dòng)功率大、工作可靠性高。本文研究的花鍵軸零件屬于典型的細長(cháng)桿類(lèi)傳動(dòng)軸。

      花鍵軸的材料為16Cr3NiWoMVNbE,是一種滲碳合金鋼(仿俄材料),長(cháng)度為378mm;零件兩端分別是需要氰化的外花鍵,其齒面硬度達 HR15N≥ 88,氰化目的是提高花鍵的抗扭強度;兩端花鍵要求鍍銀,目的是防止花鍵工作時(shí)與相配的內花鍵粘連;花鍵齒面對中心孔的跳動(dòng)要求 0.036,目的是提高傳動(dòng)的平穩性;兩端花鍵齒頂圓直徑大(準28.5 mm),中間桿部直徑?。?4 mm),并有一個(gè)準14mm的通孔貫穿零件,通孔的表面粗糙度要求為 Ra1.6,通孔與外圓的同軸度要求為 0.08;漸開(kāi)線(xiàn)花鍵參數為:EXT:18Z × 1.5 m × 30R5h;兩端花鍵齒的角向扭轉偏差不大于0.3°。

      02工藝難點(diǎn)

      榆林機械制造

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      高硬度細長(cháng)空心雙頭花鍵軸加工所涉及工藝主要有調質(zhì)處理、車(chē)加工、齒部加工、磨加工、氰化處理、拋修齒面氧化皮、鍍銀、磷酸鹽氧化等。從常規的工藝編制來(lái)考慮,花鍵軸類(lèi)零件加工的工藝安排首先是粗車(chē)外形、鉆孔、滾兩端花鍵、花鍵氰化、精加工 外形、成品檢驗。但是本文這種特殊結構的細長(cháng)空心 雙頭花鍵軸的加工,不能采用常規的加工方法。其加工工藝難點(diǎn)主要體現在以下幾方面:

      深孔加工: 在長(cháng)為378mm的花鍵軸上鉆有一個(gè)貫穿零件通孔(直徑為準14mm,粗糙度Ra1.6),其長(cháng)徑比達27∶1。雖然通孔的尺寸精度不高,但要保證零件的基準外圓對內孔的同軸度準0.08 mm 和Ra1.6粗糙度, 內孔必須要保持很高直線(xiàn)度。加工實(shí)驗顯示,在加工過(guò)程中刀具因懸臂長(cháng),導致剛性不好,會(huì )影響同軸度,也會(huì )導致排屑不好,影響內孔表面粗糙度和散熱不好,刀具磨損過(guò)快,進(jìn)而影響到零件精度。

      零件熱處理變形: 零件兩端的外花鍵需要進(jìn)行氰化處理,對于長(cháng)為378mm,且兩端直徑大(準28.5mm)中間桿部直徑?。?4mm),并鉆有一個(gè)貫穿零件的準14 mm 通孔的細長(cháng)桿類(lèi)花鍵軸來(lái)說(shuō),零件極易翹曲變形,從而導致外圓與內孔的同軸度超差。另外,花鍵氰化后,齒面有微量不規則變形,從而影響花鍵的使用性能(如齒厚變大,導致花鍵在使用時(shí)與相配件出現干涉現象;粗糙度變差,影響花鍵鍍銀時(shí)的表面質(zhì)量)。

      外花鍵熱處理后齒面粗糙度難以保證 ①外花鍵的綜合誤差檢查一般是用與其相配花 鍵的可通過(guò)性來(lái)檢查,而與該零件相配的零件都不在本公司加工,無(wú)法利用相配零件的可通過(guò)性來(lái)檢 查花鍵的綜合誤差,只能檢查兩端花鍵的滾棒間尺 寸,這樣則有可能在裝配時(shí)造成花鍵軸與相配花鍵 干涉的現象;②由于零件兩端花鍵是采用的滾齒加工,加工出來(lái)的齒面表面粗糙度也只能達到Ra1.6, 且工廠(chǎng)也沒(méi)有磨花鍵的設備,齒面鍍銀前粗糙度很難達到設計要求Ra0.8。

      難以保證兩端花鍵扭轉偏差不大于±0.3° 兩端花鍵的加工是需要分兩次(兩端花鍵分別加 工)加工完成,因此依據通常加工的方法(即采用人工目視對刀法),它加工出的兩端花鍵齒的相對角向位置誤差較大,通常為1.5°~2°,滿(mǎn)足不了設計要求。

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