大小螺旋质量控制关键技术的研究及应用

李枝干

（广西柳工机械股份有限公司，广西 柳州 545007）

轮式装载机驱动桥有以下主要零件组成：主传动（托架总成、大小螺旋、差速器）、桥壳和轮边减速支承轴、制动器、轮边减速器。通过分析发现，大小螺旋是关键的核心零件，其质量的好坏将直接影响装载机的性能及寿命，对其产品质量控制关键技术的研究及应用非常重要。

1 失效件回顾及原因分析

某大小螺旋在开发过程中曾出现早期失效，使产品的使用时间低于三包时间，给企业带来一定的经济损失。通过宏观检验、断口分析、化学成份分析、硬度以及金相检验，对大小螺旋早期外反馈变异的原因进行分析、制定措施实施改进，取得显著的效果，体现了实施质量控制关键技术的研究及应用的重要性。

当时，项目组对原材料、热处理技术、制造过程、装配过程、整机参数、载荷变化、零件强度进行分析，确定造成大小螺旋早期失效的主要原因是接触斑点不良、强度不足造成，并制定改进措施实施改进。

2 制定改进措施

我们对大小螺旋接触斑点不良、强度不足进行研究，查找主要原因，制定大小螺旋失效的主要原因及重点改进措施，实施改进，如表1所示。

表1 大小螺旋失效原因改进措施

3 完善工艺质量策划文件

在研究大小螺旋质量控制的关键技术时，发现大小螺旋原材料的质量控制、关键特性的质量控制较为重要，控制这些重要项目需要完善工艺文件、工艺策划及质量策划。

《工艺策划》的内容为零件的制造路线、工序质量特性的加工方法、测量方法及加工设备、测量设备、操作者能力、工装器具、刀具、吊索具、辅料、过程检验等，输出需求表格并实施。

《质量策划》的内容为零件的检验指导书、检验记录表、装配过程记录卡、量具需求、关键特性清单、零件的控制方法及送检要求、SAP质量控制计划，输出需求表格并实施。

4 大小螺旋的工艺改进及质量控制

大小螺旋是关键的核心零件，其质量将直接影响装载机驱动桥的性能，经过研究及试验大小螺旋必须进行以下关键技术的工艺改进及质量控制，才能保证产品质量符合要求，抓住质量控制的关键技术实施严格的质量控制极为重要。

4.1 原材料渗透性的改进及控制

大小螺旋的热处理变形量与原材料的渗透性有极大关系，经过多年的生产验证大螺旋的变形量远大于主螺旋的变形量，通过研究大螺旋原材料，20CrMnTi的渗透性低于20CrMnTiHx（保密）的渗透性，设计部门完善图纸，工艺部门完善工艺，对控制大螺旋原材料渗透性起到重要作用。

控制大螺旋原材料的渗透性，必须先进行大螺旋种子件的试加工，经热处理检验合格才能做该批次零件的批量加工，防止零件热处理后因材料问题而造成的批量报废。大螺旋热处理后变形量已得出，这时再配加工同批次的主螺旋锥齿轮，接触斑点更易控制，效果更好。

为了做好大螺旋种子件的质量控制工作，防止种子件的丢失，必须制定大螺旋原材料种子件的跟踪流程并严格实施：①供方原材料报检流程；②种子件的检验流程；③检验结论信息传递流程；④供方批量供货流程。

4.2 毛坯入库检验的控制

制定大小螺旋检验指导书，严格按检验指导书实施检验，同时实施批次管理。大小螺旋每批做化学成份检测、金相检测、尺寸检测等，确保关键特性符合要求。

4.3 大小螺旋接触斑点及齿根圆角的工艺改进

大小螺旋接触斑点原工艺要求长度及高度大于50%，这样标注接触斑点的尺寸不完善。经工艺验证后更改为凹、凸面的接触斑点尺寸均可测量：标注接触斑点总长、总长中心至小端的距离、顶部至齿顶的距离、底部至齿根的距离、左端至小端的距离，即改为图1、图2的标注方法更便于测量及质量控制。

图1 凹面接触斑点

图2 凸面接触斑点

大小螺旋齿根圆角半径过小，容易断齿，设计及工艺部门研究后决定加大齿根圆角半径，减少齿根处的应力集中，提高齿轮的弯曲疲劳强度，减少齿轮断裂，完善工艺文件大小螺旋齿根圆角半径。

4.4 大小螺旋加工过程的质量控制

大小螺旋采用先大轮后小轮的配对加工顺序，即先完成大螺旋热处理渗碳淬火工序，再加工主螺旋进行配对，所以进行以下关键技术的研究及质量控制极为重要。

4.4.1 大小螺旋铣齿工艺装备的控制

（1）设备精度的控制：铣齿设备主轴的径向跳动及端面跳动要符合工艺要求。

（2）机床参数的调整：按工艺要求进行调整。

（3）工艺装备的控制：工装跳动、同轴度、定位尺寸要符合工艺要求。

（4）刀具的控制：磨刀、对刀、校刀，刀具的跳动要符合要求。

4.4.2 大小螺旋热处理过程的控制

（1）过程参数的控制：热处理过程参数按工艺文件执行。

（2）实物质量的控制：每批解剖检验，金相组织、表面硬度、芯部硬度、表面硬化层深度按检验指导书执行。

（3）变形量的控制：零件装炉量及装炉方式的控制、压淬工装的控制、淬火液的控制按工艺文件执行；大螺旋内孔尺寸及平面度的检测按检验指导书执行。

4.4.3 大螺旋热后磨孔的改进

大螺旋内孔热后采用人工找正内孔再磨内孔，无法减少零件变形误差，质量不能满足要求且生产效率低，工艺部门研究后改用以齿定位自动定心的高效工装加工，提高大螺旋加工精度生产效率，以及接触斑点的合格率。

4.4.4 大小螺旋配对质量的控制

（1）大小螺旋装配前按照工艺要求进行100%配对，啮哈间隙和接触斑点等关键特性必须符合图纸要求。

（2）大小螺旋配对工装的控制：工装跳动、同轴度、定位尺寸要符合工艺要求。

4.4.5 大小螺旋装配质量的控制

（1）接触斑点的控制：按照工艺文件进行100%的调整控制。

（2）啮哈间隙的控制：按照工艺文件进行100%的调整控制。

（3）接触斑点要求拍照存档，以便进行跟踪控制及改进。

4.5 大小螺旋增加强力喷丸

为了解决大小螺旋强度不足表面硬度稍低的问题，设计及工艺部门研究后决定增加齿面强力喷丸，提高齿轮强度，解决大小螺旋强度不足蹦齿的质量问题。

5 效果验证

通过质量控制关键技术的研究及应用后，该机型的大小螺旋接触斑点由之前的25%～40%增加到40%～60%，比改进前提高20%～30%，齿轮强度提高10%，大小螺旋早期断裂反馈降低20%以上，大小螺旋早期失效的问题得到解决。

6 实施推广及应用

该机型的大小螺旋质量控制关键技术的研究及应用成功后，便推广应用到柳工传动件公司全部机型的大小螺旋上，20多种大小螺旋零件收到了显著的效果，各种产品的大小螺旋关键质量特性的合格率达到100%，各种产品都能合格进入用户的手中，取得了显著的成绩。

7 结语

综上所述，为保证大小螺旋的产品质量，对其质量控制关键技术的研究及应用是十分必要的，也是可行的，质量控制方法是成功的，按上述方法实施控制的大小螺旋产品质量符合要求，具有较高的理论价值和推广价值。