鄧燕斌 王永成 黃 超

(二重(德陽)重型裝備有限公司，四川618000)

行星結(jié)構(gòu)減速機或增速機通常由3～4件行星齒輪帶動太陽輪實現(xiàn)減速或增速。研究表明，無嚙合相位差的人字齒行星齒輪系統(tǒng)均載荷系數(shù)較相位差不為0時小[1]，該類行星齒輪結(jié)構(gòu)對行星齒輪組的齒輪基準齒相位對中要求高。同組行星齒輪組的對中相位差較大時會出現(xiàn)裝配困難，齒面嚙合損傷。在產(chǎn)品運轉(zhuǎn)過程中，因同組行星齒輪組基準齒相位差的差異使每件行星齒輪軸與齒輪、太陽輪的嚙合狀態(tài)、所受載荷均不相同，行星齒輪系統(tǒng)會發(fā)生偏載，從而影響整個產(chǎn)品的使用壽命和傳動精度[2]。

行星齒輪組齒輪通常由行星齒輪軸和行星齒輪組構(gòu)成，行星齒輪組中齒輪軸的基準齒中心與齒輪的基準齒中心的對中誤差為0.015 ～0.025 mm，齒輪的基準齒中心線與齒輪軸的基準齒中心線的角度誤差不大于0.001°，詳見圖1。

1 技術(shù)方案設(shè)計

針對行星齒輪組的結(jié)構(gòu)特征，結(jié)合公司的制造工藝裝備能力，制定了三種對位技術(shù)方案，具體如下：

1.1 方案一：機床分中定基準，精磨齒

數(shù)控磨齒機粗磨行星齒輪齒面，留余量，熱裝行星齒輪于行星齒輪軸上，組成行星齒輪組，齒輪冷卻至常溫后，以行星齒輪軸的精加工齒面為基準，采用靠齒法找正齒面中心，進行精磨齒。砂輪靠行星齒輪軸基準齒左齒面，工作臺的旋轉(zhuǎn)角度為A1；砂輪靠行星齒輪軸基準齒右齒面，工作臺的旋轉(zhuǎn)角度為A2，兩次工作臺旋轉(zhuǎn)角度值之和的12為基準齒的中心A，利用該基準中心磨削行星齒輪，保證行星齒輪的基準齒中心與行星齒輪軸基準齒中心重合，滿足行星齒輪組基準齒對中要求。

圖1 行星齒輪對中要求圖

優(yōu)點：

(1)不需要設(shè)計制造液壓裝配對位工裝；

(2)適用于單件、小批量(≤3件)的制造，成本較低。

缺點：

(1)不適用于批量化生產(chǎn)；

(2)斜齒、人字齒齒輪無法滿足對位要求；

(3)利用砂輪，靠已精加工的基準齒齒面找待加工齒輪的基準齒中心，對操作人員的技能要求較高，對中穩(wěn)定性差；

(4)熱裝前行星齒輪的內(nèi)孔、端面均精加工到位，熱裝時需對行星齒輪進行加熱，按照過盈量和熱裝公式計算的安全熱裝溫度為260℃，行星齒輪的端面會存在微小變形，影響產(chǎn)品整體質(zhì)量。

圖2 對位工裝示意圖

圖3 齒輪定位銷孔設(shè)計圖

圖4 齒輪軸定位鍵槽設(shè)計圖

圖5 行星齒輪組定位裝配圖

1.2 方案二：利用液壓工裝，對位壓裝

行星齒輪在磨齒機精磨齒后，采用液壓對位工裝裝配行星齒輪組，見圖2，對位壓裝時，旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)行星齒輪完成對位裝配，滿足行星齒輪組基準齒對中要求。

優(yōu)點：

(1)不會引起齒輪端面和齒部變形，齒面精度好；

(2)可減少磨齒流程，節(jié)約磨齒加工成本；

(3)具有批量化制造優(yōu)勢，通用性較好。

缺點：

(1)不適用于人字齒的基準齒對中；

(2)利用工裝壓入，旋轉(zhuǎn)工件調(diào)整對位的調(diào)整時間較長，裝配效率低；

(3)整套工裝設(shè)計繁瑣、費用較高。

1.3 方案三：銷孔及鍵槽導向，液壓裝置壓裝

行星齒輪和行星齒輪軸單獨完成精加工磨齒。磨齒完成后，在行星齒輪端面壓入對中定位銷孔，見圖3，在行星齒輪軸軸肩處壓入對中定位鍵槽，見圖4，利用液壓工裝進行定位壓入，定位銷與定位鍵槽引導，完成基準齒對中裝配。

行星齒輪上定位銷孔與定位銷設(shè)計為小過盈配合，行星齒輪軸基準鍵槽與定位銷設(shè)計為小間隙配合。裝配時，利用液氮將定位銷冷卻后裝配至行星齒輪定位銷孔，待定位銷恢復至常溫后，采用液壓裝置壓裝齒輪，高壓泵將齒輪內(nèi)孔脹大，液壓螺母形成軸向推力[3]，定位銷和定位鍵槽導向引導，實現(xiàn)齒輪組對中裝配，見圖5。

優(yōu)點：

(1)通用性強，人字齒、斜齒、直齒均可進行基準齒對中壓裝；

(2)只需要液壓螺母、液壓接頭和液壓站，工裝設(shè)計簡單，費用低；

(3)打壓裝配不會引起齒部變形，齒輪精度高；

(4)不用反復調(diào)整，效率高，適用于批量化制造。

缺點：

(1)齒輪軸上需設(shè)計定位引導鍵槽，液壓螺母用螺紋；

(2)齒輪上需設(shè)計定位銷孔；

(3)基準引導鍵槽和基準定位銷孔需在高精度機床加工。

2 方案實施結(jié)果

針對上述三種技術(shù)方案分別進行批量化制造工藝可行性驗證，基準齒對中誤差檢測數(shù)據(jù)如下：

方案一熱裝后行星齒輪的端面有明顯變形，變形量見表1，精磨行星齒輪后三坐標檢測基準齒對中誤差，檢測結(jié)果見表2。

表1 熱裝后的端面變形量(單位：μm)

表2 熱裝后的對中誤差(單位：μm)

表3 未定位壓裝后的對中誤差(單位：μm)

表4 銷定位導向壓裝后的對中誤差(單位：μm)

方案二采用工裝進行對中裝配，裝配后利用三坐標進行測量，基準齒對中誤差較大，基準齒對中誤差見表3。

方案三采用定位銷和鍵槽導向引導齒輪裝配，裝配后三坐標檢測基準齒對中誤差，數(shù)據(jù)見表4。

綜合分析上述檢測數(shù)據(jù)，采用定位銷導向裝配的方案較好，基準齒對中誤差較小，應優(yōu)先選用。

3 結(jié)論

通過三種不同技術(shù)路線方案的實施，檢測數(shù)據(jù)表明，采用定位銷與鍵槽導向引導齒輪裝配，液壓裝置壓入裝配的制造方案優(yōu)于其他兩種方案。該方案通用性強，工裝結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單，對中質(zhì)量穩(wěn)定性高，誤差較小，適于大批量行星齒輪組對中裝配。