工程鉆機中間軸工藝設計及改進

羅詩偉

（陜西核昌機電裝備有限公司，陜西咸陽 712000）

0 前言

單位早些年研發了一款HJ15工程鉆機，該鉆機用于公路、橋梁、高層建筑等樁基孔施工的大口徑建筑工程機械（最大鉆孔直徑1.5 m）。設備以其良好的工作性能，齊全的功能、迅速占領市場，為公司創造了極大的經濟效益。鉆機的中間軸（2-13-0A）是該機型分動箱部分的一個零部件，在整個設備中起至關重要的作用。該件與六方桿配合聯接，將力和運動由分動箱傳遞到動力頭部分，是運動和動力的連接件。

1 零件結構及技術要求

在產品設計時，以當時的工藝裝備和設計水平對中間軸零件采取組焊的結構形式（圖1）。

圖1 零件結構圖

其 中Φ110k6[與單列向心推力軸承 4222H(110×200×28 mm) 配 合]，Φ55k6[與圓錐滾子軸承 7311E（55×120×29 mm）配合]是該軸的支承部位。Φ75k6上安裝[兩盤單列向心推力軸承 46215H（975×130×25 mm），一盤單列向心球軸承 215（75×130×25 mm）]后，再與大弧齒配合及內六方孔（與動力頭部分六方桿）配合，是該軸安裝運動部件及傳遞動力的部位。因此這4個部位是該軸關鍵尺寸部位，在加工工藝中，一方面要保證這些部位的形狀尺寸要求，另一方面，從動力部件的穩定性考慮，還必須保證其互相之間的同軸度要求。

2 原執行的加工工藝

公司在最初生產試制時，對該件采取如下的工藝路線。

2.1 焊。按圖組焊，件1與件3組焊時須壓緊，結合面之間不得有間隙，不得焊歪。組焊是4-Φ12 mm均布孔的位置留出不焊（圖2），待鉆孔并壓入銷后再行補焊齊。

圖2 焊接示意圖

2.2 鉗。劃線鉆4-Φ12 mm孔，深14 mm。領件2及圓柱銷，將4-F12×10 mm的圓柱銷壓入孔內，銷子必須低于工件表面。

2.3 焊。將銷頭部位及整個圓周上補焊齊。將件4工藝蓋板堵住中間軸右端內六方孔，圓周方向點焊4處。

2.4 熱。退火處理（消除焊接應力）。

2.5 車。夾左端外圓，架中心架，右端打B4中心孔，車Φ80 mm外圓。調頭，卡右端，修研左端中心孔。兩端頂住，按圖車成各外圓，粗糙度為Ra0.8的各處均留磨量0.45～0.5 mm，切兩道槽，倒角。

2.6 銑。銑花鍵8-72×59.5×8 mm，保證花鍵有效長度82±0.5 mm。

2.7 磨。磨粗糙度為0.8處各部外圓至尺寸。

2.8 車。夾左端，架中心架，將右端工藝蓋板切掉，取總成420，倒角。

2.9 鉗。劃線鉆Φ5 mm孔，深10 mm。

2.10 檢。入庫。

該工藝實施以后，經過檢測發現，第一批零件出現批量偏心超差現象，其中最大偏心量Φ1.7 mm，其余工件偏差一般在Φ0.7～0.8 mm，這樣的偏心量誤差遠遠超過了機子穩定運行，同軸度誤差＜0.04 mm的要求，嚴重影響機子使用中的運動穩定性，因此是不合格的。這些誤差數值的取得，是經過嚴格的檢測手段得到的。其檢測方法是：將Φ55k6外圓夾在分度頭上，六方孔內裝入六方心軸，找正各部外圓，用表打六方心軸伸出端頭外圓，轉動分度頭，測出同軸度誤差。

3 不合格原因分析

檢測手段是可行的，究其不合格的原因、因素固然有多種，但經過項目組分析發現，此工藝方案本身存在著不可避免的失誤。

3.1 內六方孔已在組焊前加工成型，組焊時，盡管采取了一些保證措施，但兩組件對接時中心對正誤差及兩件組合焊接時焊接變形不能克服，因此兩件組焊后存在著嚴重的同軸度誤差。

3.2 焊接后，在半精車加工工藝工序中，借用工藝蓋，打中心孔，用Φ5k6的中心孔與工藝蓋的中心孔作定位基準，半精車各部外圓及磨外圓，只能在半精車加工及精車加工中校正兩組件外圓不同軸度誤差，保證各外圓的同軸度要求，但此時已加工成型后的內六方孔與外圓的同軸度誤差卻得不到校正，致使各重要部位的外圓與六內方孔存在嚴重偏心誤差（最大偏心量Φ1.7 mm）。

3.3 內六方孔與各外圓同軸度超差的原因是在半精車加工工序中選錯了工藝基準，在半精車中以Φ55k6外圓及工藝蓋的中心孔定位，加工各部外圓，只能保證各外圓與工藝蓋同軸，與六方孔并無關系。此工序加工完畢后，就自然形成了各部外圓同心，而與內六方孔不同心，要使內門方孔與各部外圓同心，必須以Φ55k6中心與內六方孔中心作為定位基準，車成各部分外圓并精磨各部外圓，才能保證各部分外圓與內六方孔同軸。

4 修改后工藝

去掉多余的工藝蓋，在焊接工序中不再焊接工藝蓋。設計制作帶錐度的六方心軸（錐度1∶1000）工裝模具。

在精車工序中將六方心軸裝入內六方孔中，夾Φ55k6外圓，頂六方心軸中心孔，以Φ55k6中心孔及內六方心軸中心孔定位，半精車各部外圓，其他工序不變。

5 結論

工藝變更后，從工藝在第二批中間軸零件加工中的實施效果來看，改動特別有效，采用與上面同樣的檢測方法檢驗，發現不同軸度誤差均＜0.04 mm，符合機子穩定工作的要求。說明在該件加工工藝中，上述的工藝設計是可行的。

從零件的工藝編制實施過程來看，制訂一個完善的工藝，需要從零件的具體功用及各部位作用出發，結合實際加工過程各種具體因素，進行分析、探討，正確選擇加工過程的工藝基準，安排合理的加工工序是非常重要的。