CN102672422B - 一种齿轮箱体的制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种以碳钢板为原料的齿轮箱体的制作方法，包括以下制作步骤：(1)选择碳钢板下料，形成各组件；(2)组件粗加工、钣金，再进行振动时效处理；(3)组焊各组件，分别形成箱体和箱座，将箱体焊接于箱座上；(4)焊接后的箱体和箱座进行振抛，以去除应力；(5)对箱体、箱座进行表面清理；(6)箱体镗孔、车平面、钻孔、攻螺纹等精加工。本发明的方法制造的碳钢齿轮箱体，具有壁厚均匀，没有内部气孔、缩孔，力学性能较好以及使用寿命较长的优点。相比现有的齿轮箱的铸造方法，采用本发明的方法不仅能节约时间和原辅料耗材成本，也能大大减少人力劳动，提高了生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及工业制造领域，具体地说是一种齿轮箱体的制作方法。
背景技术
传统的齿轮箱一般为通过铸造而成的铸铁箱体，铸铁箱体形状复杂，壁厚差异较大。即使用较为先进的阶梯式浇注系统，压边冒口和冷铁等工艺，均难以到满意的效果。齿轮箱箱体厚大部位极易产生缩凹和内部缩孔、气泡等不可控技术问题，甚至报废，直接影响到齿轮箱的使用或使用寿命。
铸铁结构的齿轮箱还存在一些问题，比如：铸造工艺比较复杂，一些工艺过程还难以控制；铸件内部组织的均匀性、致密性一般较差；铸件易出现缺陷，产品质量不够稳定；铸件力学性能比同类材料的低。浇注过程中铸件易产生气孔、缩孔、缩孔、粘砂等不可控缺陷。约定缩孔与缩松减小铸件受力的有效面积，且缩孔部位容易产生应力集中，使铸件的力学性能下降。
此外，铸造过程产生的二恶英与呋喃将对环境造成极大影响，污染严重。
发明内容
针对现有铸铁齿轮箱的上述不足，本发明提供了一种齿轮箱体的制作方法，目的在于制造一种质量优良的碳钢齿轮箱体，使其具有壁厚均匀，没有内部气孔、缩孔，力学性能较好以及使用寿命较长的优点。
为实现上述目的，本发明创造采用如下技术方案：一种齿轮箱体的制作方法，其特征在于，该方法包括以下顺序的制作步骤：
（1）按照所述齿轮箱体的尺寸下料切割，形成所述齿轮箱体的各组件；
（2）对所述各组件先后进行粗加工、钣金；
（3）将经过粗加工、钣金的所述各组件放入激振器中，进行振动时效处理；
（4）将所述各组件组焊成型；
（5）将组焊成型后的所述各组件放入激振器中进行抛振处理；
（6）对经过抛振处理后的组焊成型后的所述各组件进行表面清理；
（7）最后进行精加工。
进一步地，所述步骤（1）中保持各组件切割余量为2~3mm。
进一步地，所述齿轮箱体各组件的材料为低碳钢板。
进一步地，所述步骤（6）中的表面清理采用喷丸处理。
进一步地，所述振动时效处理和抛振处理的时间均为20~30分钟。
进一步地，所述齿轮箱体的各组件包括输入端壳体及输入端壳体附加板、输出端轴承座及输出端轴承座附加板，其中在所述步骤（4）中在所述输入端壳体及输入端壳体附加板之间、所述输出端轴承座及输出端轴承座之间均通过组焊成型形成薄膜阻尼结构。
进一步地，其特征在于：所述齿轮箱体的各组件还包括衬套、后端盖、底板和肋板；所述步骤（3）具体包括：
a、组装箱座：用定位将输出端轴承座与底板组装焊接，并在输出端轴承座内安装输出端轴承座附加板，所述输出端轴承座与输出端轴承座附加板过盈配合，保持输出端轴承座内壁与输出端轴承座附加板之间的间隙为0.3~0.6mm；
b、组装箱体：往输入端壳体内敲入输入端壳体附加板，输入端壳体与输入端壳体附加板过盈配合，保持输入端壳体内壁与输入端壳体附加板之间的间隙为0.3~0.6mm，以衬套为基准，采用点焊将输入端壳体附加板焊接于衬套圆周面上，以初步定位，再采用圆周焊接方式将输入端壳体与衬套焊接固定，输入端壳体另一端安装后端盖，后端盖与输入端壳体附加板间采用点焊，后端盖与输入端壳体间为圆周焊；
c、组装箱体与箱座：将箱体焊接于箱座上，输入端壳体和输出端轴承座在接头处采用圆周焊接。
进一步地，输出端轴承座与底板间的固定采用圆周焊接。
进一步地，在组焊成型的箱座外围焊接若干条肋板。
进一步地，附加板的厚度为齿轮箱壁厚的一半。
通常，还会在箱体的壳体上方开设堵孔，并再孔内安装堵头座，安装堵头座这一步骤，可放在箱体后端盖组装之后进行。另外，堵头座需要攻螺纹，与堵头旋合，攻螺纹属于最后的精加工步骤。
本发明综合考虑了齿轮箱的形状设计和强化刚性的因素，在较小限度地增加重量的同时，通过薄膜阻尼结构较好地进行了噪声控制，即在轴承座内壁与附加板中间设置0.3-0.6mm的空隙，因为空隙中的流体高速运动而耗能，从而抑制了轴承座的振动，起到降噪的作用。
本齿轮箱体由板型零件组成，厚度不大，薄厚均匀，因此散热性能较好，焊接热影响不如实体件（铸造箱体）大，热应力相对均匀，残余应力也比实体件易于释放。铸件的热时效处理至少需要3~5天，本发明的振抛时效处理在30分钟左右，时间上大大缩短，而且采用振抛处理消除热应力和残余应力的效果要比实做铸件好。
本发明制成的箱体上、下、左、右都是圆缝焊接，肋板与输出端轴承座、输出端轴承座与输入端壳体、输入端壳体与后端盖都可以调整成“船形”焊缝，这样可以使角焊缝两侧熔深一致，提高焊接质量，同时焊缝成型容易降低焊接难度。制成的箱体焊点隐藏于箱体内部，增加了安全系数。
齿轮箱箱体由于铸造工序繁多，影响铸件质量的因素复杂，难以综合控制，因此，铸件缺陷难以避免。裂纹是铸件的严重缺陷。裂纹的产生，主要是由铸造内应力的铸型的阻力造成的。铸造内应力是由于铸件的壁厚不均匀、各部分的冷却速度不同，以至在同一时期内铸件各部分收缩不一致。本发明以钢板焊件代替了原来的铸件箱体，钢板焊接齿轮各处都较为平整。
相比现有技术方案，本发明的有益效果在于：
1、齿轮箱采用分体式组件焊接成型的工业技术，解决了铸铁箱因浇注加工工艺中产生的表面壁厚差异较大，内部缩孔等技术问题，从而延长了农机的齿轮箱的使用寿命；
2、对于齿轮箱的壳体和轴承座，均采用薄膜阻尼结构，即在壳体和轴承座内增加附加板，来减缓低频振动，减少振动传递，从而降低与相邻部件的振动及噪声，提高了整机性能；
3、将箱体简化为两大部分，输入端壳体和输出端轴承座，简化了齿轮箱箱体的制造流程，相比传统的铸造方法，减少了大量的焊接工作和打磨抛光工序，相应地减少焊条、磨光片、抛光片的用量，因此，不仅节约了时间和原辅料耗材成本，也大大减少了人力劳动，提高了生产效率；
4、由于不采用铸造的加工方法，因此不存在二恶英和呋喃带来的污染，比传统铸铁齿轮箱的制造更加环保。
附图说明
图1是齿轮箱体各组件的立体结构图；
图2是箱座焊接成型的流程图；
图3是箱体焊接成型的注程图；
图4是箱体、箱座焊接成齿轮箱整体的结构示意图；
图5是齿轮箱精加工后的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的齿轮箱体的制作方法的一种实施方式做进一步说明：
本发明一种齿轮箱体的制作方法的具体操作步骤为：
（1）选择低碳钢板料，依箱体尺寸下料切割，形成箱体的各组件，如图1所示，包括输入端壳体10及输入端壳体附加板11、衬套12、后端盖13、堵头座14、输出端轴承座20及输出端轴承座附加板21、底板22、两块三角形肋板31和两块四边形肋板32，各组件保持切割余量为3mm。
其中，输入端壳体10和输出端轴承座20厚度均为4mm，输入端壳体附加板11和输出端轴承座附加板21的厚度为2mm，输入端壳体附加板11和输出端轴承座附加板21在中间部位的外侧开沟槽，槽深0.5mm。
（2）对上述组件分别进行粗加工、钣金，再放激振器，进行振时效处理20分钟，以消除机加工时产生的应力。采用振动时效处理技术可用于稳定上述组件的变形，提高抗变形能力，提高上述组件的尺寸精度，可以有效降低和均化上述构件的残余应力，提高使用强度和疲劳寿命，防止在使用中出现断裂、裂纹。
（3）参见图2，用定位模组装输出端轴承座20与底板22，采用圆周焊接将输出端轴承座与底板固定在一起，并在输出端轴承座20内安装输出端轴承座附加板21，输出端轴承座20与输出端轴承座附加板21过盈配合，即输出端轴承座20内壁与输出端轴承座附加板21之间存在0.3-0.6mm的间隙，优选为0.5mm，以形成薄膜阻尼结构。具体地，通过上述间隙，输出端轴承座20内壁和输出端轴承座附加板21之间被一层很薄的空气层隔开，当输出端轴承座20受激励而产生振动时，输出端轴承座附加板21也随之振动，但由于这两个部件的结构参数不同，使得这两个部件之间产生相对运动，间距随时都在不断的发生变化，迫使其间的空气高速运动，由于空气流体的粘性和惯性而耗能，从而能够抑制输出端轴承座20的振动。最后，在组焊成型的箱座外围依次焊接四块肋板31、32。
（4）组装焊接箱体，如图3所示，往输入端壳体10内敲入输入端壳体附加板11，与上面（3）中类似，输入端壳体与输入端壳体附加板过盈配合，输入端壳体内壁与输入端壳体附加板之间的间隙为0.5mm，以形成薄膜阻尼结构。以衬套12为基准，采用点焊将输入端壳体附加板11焊接于衬套12圆周面上，以初步定位，再采用圆周焊方式将输入端壳体10与衬套12焊接固定。壳体另一端安装后端盖13，后端盖13与输入端壳体附加板11间采用点焊，后端盖13与输入端壳体10间为圆周焊。随后，将堵头座14安装于壳体上方的堵孔内，通过圆周焊接的方式将其固定于输入端壳体10。
然后组装箱体与箱座，形成齿轮箱整体。如图4，通过将输入端壳体和输出端轴承座在接头处进行圆周焊接。从而将箱体焊接于箱座上。
（5）焊接成型后的齿轮箱置于激振器的振盘，进行振抛时效处理30分钟。焊接后采用抛振时效处理技术是因为在焊接过程中，工件受电弧热的不均匀加热而产生应力，并当工件冷却后仍然有残余应力保留工件内部，所以我们采用抛振时效处理技术消除应力，使焊接件结构更稳定。
（6）分别对箱体、箱座进行喷丸处理，清除表面毛刺、锈片及焊接产生的焊渣。
（7）如图5所示，对齿轮箱箱体进行精加工。分别对衬套、轴承座附加板的内径进行镗孔，对底板、轴承座的表面进行车平面加工，在底板的四个角上分别钻孔，在衬套的外圆周、堵头座上钻孔并攻螺纹。
通过以上步骤，即完成了本发明的低碳钢齿轮箱体的制作。
可以理解的是，上述实施方式仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明的技术方案并不限于上述实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术员能从本发明公开的内容直接导出或联想到所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种齿轮箱体的制作方法，其中所述齿轮箱体的各组件包括输入端壳体及输入端壳体附加板、输出端轴承座及输出端轴承座附加板，其特征在于，该方法包括以下顺序的制作步骤：
（1）按照所述齿轮箱体的尺寸下料切割，形成所述齿轮箱体的各组件；
（2）对所述各组件先后进行粗加工、钣金；
（3）将经过粗加工、钣金的所述各组件放入激振器中，进行振动时效处理；（4）将所述各组件组焊成型；
（5）将组焊成型后的所述各组件放入激振器中进行抛振处理；
（6）对经过抛振处理后的组焊成型后的所述各组件进行表面清理；
（7）最后进行精加工；
其中在所述步骤（4）中在所述输入端壳体及输入端壳体附加板之间、所述输出端轴承座及输出端轴承座之间均通过组焊成型形成薄膜阻尼结构。
2.如权利要求1所述的齿轮箱体的制作方法，其特征在于：所述步骤（1）中保持各组件切割余量为2～3mm。
3.如权利要求1所述的齿轮箱体的制作方法，其特征在于：所述齿轮箱体各组件的材料为低碳钢板。
4.如权利要求1所述的齿轮箱体的制作方法，其特征在于：所述步骤（6）中的表面清理采用喷丸处理。
5.如权利要求1所述的齿轮箱体的制作方法，其特征在于：所述振动时效处理和抛振处理的时间均为20～30分钟。
6.如权利要求1所述的齿轮箱体的制作方法，其特征在于：所述齿轮箱体的各组件还包括衬套、后端盖、底板和肋板；所述步骤（4）具体包括：
a、组装箱座：用定位将输出端轴承座与底板组装焊接，并在输出端轴承座内安装输出端轴承座附加板，所述输出端轴承座与输出端轴承座附加板过盈配合，保持输出端轴承座内壁与输出端轴承座附加板之间的间隙为0.3～0.6mm；
b、组装箱体：往输入端壳体内敲入输入端壳体附加板，输入端壳体与输入端壳体附加板过盈配合，保持输入端壳体内壁与输入端壳体附加板之间的间隙为0.3～0.6mm，以衬套为基准，采用点焊将输入端壳体附加板焊接于衬套圆周面上，以初步定位，再采用圆周焊接方式将输入端壳体与衬套焊接固定，输入端壳体另一端安装后端盖，后端盖与输入端壳体附加板间采用点焊，后端盖与输入端壳体间为圆周焊；
c、组装箱体与箱座：将箱体焊接于箱座上，输入端壳体和输出端轴承座在接头处采用圆周焊接。
7.如权利要求6所述的齿轮箱体的制作方法，其特征在于：输出端轴承座与底板间的固定采用圆周焊接。
8.如权利要求6-7中任意一项所述的齿轮箱体的制作方法，其特征在于：在组焊成型的箱座外围焊接若干条肋板。
9.如权利要求6-7中任意一项所述的齿轮箱体的制作方法，其特征在于：附加板的厚度为齿轮箱壁厚的一半。
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