提高推土机终传动行星架垂直度精度的工艺研究

安鲁琳，权中华，宫 涛，樊庆琢

（山推工程机械股份有限公司，山东 济宁 272073）

推土机属于品种多、批量小、技术水平高、制造难度大、可靠性要求高的工程机械产品。随着国内推土机制造技术的发展，对传动系统、履带底盘等关键核心零部件设计精度及加工制造能力的要求也越来越严格。近几年，我公司推出的全液压推土机其终传动采用行星传动结构，行星架是行星传动系统中的重要部件之一。其安装在终传动外侧、垂直度精度直接影响行星传动的啮合和链轮毂内部轴承的受载，作用至关重要。本文主要针对影响行星架垂直度的各种关键工艺过程进行详细原因分析，找到关键因素，提出可行性解决方案。

1 行星架加工工艺及检测过程分析

针对行星架（图1）销孔公轴线与基准面垂直度0.02mm，结合现有工艺资源，采用车、镗、钻结合的方法完成零件的加工、重要工序在车和镗，“一孔一面”的加工是保证行星架垂直度合格的关键工序。

图1 行星架三维图

根据以上分析，制定工艺路线如下：外协来料→半精车→半精镗→钻孔→精车→精镗。

行星架垂直度通常采用三坐标检测，检测原理如图2 所示。

图2 垂直度检测原理图

垂直度f=Lcosα，从检测内容看出，同轴度、平面度、孔与面的夹角为影响工件垂直度的主要原因。

2 行星架垂直度超差分析

从人、机、料、法、环5 个方面对行星架同轴度超差进行分析，列出重点分析的内容：①未严格找正工件；②加工中心工作台X轴Y轴方向间隙影响；③半精加工后应力释放

基准面变形即工件存在时效变形。

2.1 镗孔加工分析

镗孔如图3 所示，找正法兰面装夹是保证垂直度的关键，现场通过3 个定位块垫平工件，找正法兰面三点在0.01mm 以内，满足工艺要求，跟踪3 件检测结果与之前对比无明显区别（图4）。

图3 行星架镗孔装夹状态图

图4 三坐标位置度检测结果

2.2 镗孔设备精度影响

精镗孔采用立式加工中心加工，工作台X、Y轴丝杠间隙影响垂直度加工精度，经现场检测机床X轴方向间隙为零，Y轴存在0.02mm方向间隙。0.02mm 方向间隙通过设备精调保证困难，那么存在着0.02mm 的方向间隙会导致精镗上下两孔Y方向位置最大相差0.02mm，两孔之间连线（轴线）最大倾斜0.02mm 已经达设计要求，必须消除。

为了不移动X、Y，彻底消除重复定位误差，调整镗孔方式减少精镗余量为0.2mm，将通常精镗孔循环指令G76 的退刀指示（Q）设为零。

2.3 工件时效对垂直度的影响

行星架半精加工后应力释放基准面变形，我们采取的措施是已经车平的工件、放置一段时间找正确认是否变形，记录精车后平面状态和放置1 个月后的平面状态对比，通过跟踪一批5 件行星架实际放置1 个月发现5 件行星架在钻孔位置法兰面存在0.03～0.05mm 的变形，变形量已经超出了垂直度0.02mm 的设计要求。

为此，将行星架半精镗孔、钻孔后，放置1个月再精车、精镗，半精加工后自然时效一段时间再精加工。

通过这三方面尝试，虽然工件的垂直度有所提高，但始终在0.03mm 左右，达到设计上的0.02mm 以内的工件合格率不足60%。

3 二次讨论分析与对策制定

在我们所做的分析中，找正加工始终是有一定误差的，尽量排除人的因素的影响加工就要一次装夹加工所有垂直度检测项目，为此我们制作专用铣面镗孔工装，如图5 所示。基准面和销孔在立式加工中心上一次装夹完成加工。

图5 行星架精车工装

经试验能够满足设计要求，加工41 件超差3个孔，工件合格率92.6%，孔合格率98.7%

4 结论

行星架作为推土机终传动的关键零件，经过试加工和检测得出以下结论。

1）行星架半精加工后直接加工基准面时效变形在0.03～0.05mm。

2）加工孔在消除加工中心方向间隙对垂直度的影响上可以通过调整精镗孔循环指令G76，优化加工余量可以保证粗糙度。

3）在消除人为误差方面可以尽量考虑所有测量位置一次装夹加工，并且必须要保证无装夹变形。

我公司行星架垂直度精度的改善，对提高公司大型精密件加工制造能力以及推土机在工程机械市场竞争力方面具有重要意义。