广州清扬生物科技有限公司
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推土机终传动外壳体是一种铸造件，用于安装各种高精度传动件，如齿轮、轴及轴承等；此外，外壳体还需要具有密封、防尘等性能，使箱体内的零件不受外界环境的影响，所以对于外壳体轴孔本身的尺寸精度、形状精度和表面粗糙度质量都有很高的要求，否则容易造成轴承早期快速磨损、齿轮啮合精度降低甚至损坏，引起终传动噪声、振动、高温及结合面渗油等现象，严重影响整机使用性能及寿命。本文针对推土机终传动外壳体加工出现的同轴度超差问题，从多个方面改进了加工工艺，明显提高了孔的同轴度公差等级，满足了性能需求，并对改善后所测同轴度数值进行了简要分析，也为此类结构外壳体同轴度问题的解决提供经验和思路。
1. 问题描述及工艺分析
此终传动外壳体为铸钢件，材料牌号SC450W，铸造完成后进行正火处理，硬度在131HB以上。外壳体结构为复杂不规则圆形腔体。本文主要分析的是中间一组孔φ 614H8和φ 150N7的同轴度问题。其中孔系φ 614H8、φ 150N7同轴度≤φ 0.05mm。
加工后，用三坐标检测两批次共12件外壳体，具体检测数值如表1所示。从测量结果中可以看出φ 614H8、φ 150N7同轴度最大φ 0.257 9mm，超差400%，平均φ 0.174 0mm，超差250%，合格率只为0。显然，这样的外壳体同轴度与设计数值相差甚远，不能使用。
由于车间只有一把φ 600mm以上的精镗刀， 因此φ 614H8加工工艺为先用铣刀加工然后用精镗刀精镗。
（1）粗精加工未分开导致的切削残余应力。本壳体加工时是B、C面是直接加工到图样尺寸，并且孔的铸造余量在20mm左右，面的铸造余量在10mm左右， 采用一次压装， 粗精加工一起连续完成，所以在加工过程中会出现力耦合作用即切削残余应力，在切削残余应力的作用下工件与刀具的接触部分发生弹性变形，同时产生大量的切削热，造成工件各部位温度不均，发生热变形。此壳体是不规则圆形腔体， 壁厚也较薄， 所以在松开工件时用百分表检测有明显的形变， 圆度和圆柱度分别达到φ 0.063 3mm和φ 0.051 2mm，对同轴度的检测有很大的影响。
（2）工件的装夹不合理。由于粗加工无法保证B、C面的平面度在0.1mm以内，所以在精加工压装前需要对工件进行百分表找平，找平后对工件空虚处用薄铜片塞实，由于壳体结构的原因，C面的加工压装方式，所以在装夹力的作用下工件A点悬空位置很容易发生形变，在内部形成装夹应力并产生相应的位移，当刀具进行切削时，会出现“过切”或“欠切”的现象，从而造成工件表面几何误差变形，用百分表检测压装后表面变形0.15mm左右。B面加工压装方式，压紧后百分表检测表面变形在0.1mm左右。壳体B、C面粗加工表面粗糙度及平面度都一般，在装夹过程中容易导致平面压装变形，由于本壳体刚性一般，导致整个壳体都产生形变，装夹误差大。
（3）基准不统一。本产品孔系的粗加工、半精加工及精加工是在同一设备上连续完成的，如图1所示，φ 150N7孔是以基准面C作为基准有垂直度要求，而φ 614H8孔是以φ 150N7孔和基面C为加工基准，但是在实际生产中φ 150N7孔是以基准面B作为基准，虽然在加工φ 614H8孔前找正φ 150N7孔，但是这两个孔的基准不统一，产生基准不重合误差，对同轴度有很大影响。
2. 加工工艺改善及同轴度分析
（1）从加工工艺的角度出发，重新调整外壳体的加工工艺路线所示。将工件的B、C面粗精加工分开加工，保证工件内应力及时释放，减少变形，同时精加工C面及孔系时φ 150N7孔预留1mm加工余量与φ 614H8孔最后同时加工，保证加工、定位基准统一，消除基准不重合误差；将钻孔工序调整至孔面精加工之前，减少孔和面的变形；最后精加工φ 614H8孔前松开压板，释放工件残余应力后在轻压压板进行加工至图样要求尺寸。
（2）在压点A处增加了辅助支撑点，可增加外壳体刚性，消除了零件大平面加工时的振动现象。
（3）工件压装优化。因为壳体刚性差，压装易变形，另外在加工φ 614H8孔时是靠C面定位，C面的平面度大概在0.05～0.1mm之间，这样C面就相当于“过定位” ， 压装后壳体容易产生形变。于是我们将壳体用4个等高块支撑起来，靠点定位，并在需要压装的地方焊上工艺块，避免壳体悬空压装，这样就消除了平面度和刚性差对压装的影响。
具体加工方法如下：①总共需要焊接4个工艺块，均在B、C面粗加工后焊接，其中工艺块1比B面低0.5mm，工艺块2比C面低0.5mm，这样能保证在半精加工B、C面时能将4个工艺块一起铣平，保证4个工艺块分别与B、C面在同一平面上。②具体压点如图7所示，加工C面时，压点C、D在壳体上，压点A、B为工艺块1；加工B面时，压点G、H在壳体上，压点E、F为工艺块2。③压点A、B、C、D及E、F、G、H均压装在4个等高块上，等高块先按点布局位置固定在工作台上，用机床将等高块铣平，保证平面度≤0.02mm。
通过以上改进， 使用三坐标再次测量了相关尺寸。从数据中看出，φ 150N7孔与φ 614H8孔的同轴度得到了明显改善，并且φ 150N7孔与φ 614H8孔的圆度及圆柱度也有较大的改善。其中两孔的同轴度合格率较之前提升100%，满足图样要求及装配要求。
3. 结语
通过以上工艺改进，提高了外壳体孔的同轴度。此外，本壳体同轴度图样标注方法与实际装配有一定的出入，图样标注是以φ 150N7孔看φ 614H8孔，这样就会放大三坐标实际检测结果，如果将同轴度的测量基准改为公共轴线，可减少基准偏移对测量结果造成的影响，相对于原来的测量方法，使用测量公共轴线的方法测量同轴度，更加切合实际装配要求，这一点也在实际生产中得到了证实。
