CN113618373A - 一种钛合金材料曲臂总成装配方法 - Google Patents

一种钛合金材料曲臂总成装配方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种钛合金材料曲臂总成装配方法，在胀缩法基础上，提出冷装配法与热装配法协同的冷热装配方法，改变原有装配方案，能够有效解决钛合金过盈装配体的过盈装配问题，消除曲臂本体加热超过200℃发生氧化的问题。本发明不需改变原有设计公差，对曲臂本体、回转式挡油圈来说降低制造难度，零件加工不需分析考虑适配性，保证设计公差即可，对工装准备要求小，能够降低研制成本，降低批量生产的难度。本发明已在平衡肘总成、拖带轮支架总成等钛合金总成装配上得到成功应用。

Description

一种钛合金材料曲臂总成装配方法
技术领域
本发明属于过盈装配技术领域，具体涉及一种钛合金材料曲臂总成装配方法。
背景技术
曲臂总成作为履带式特种车辆联接拖带轮总成的专用承载零件，主要由曲臂本体及回转式挡油圈组成。回转式挡油圈与拖带轮总成上的油封装配体适配，形成回字形迷宫结构以减少外部风沙对油封工作的影响。而根据曲臂总成的性能需要，回转式挡油圈与曲臂本体不能发生相对位移。两者间属于过盈装配关系，且因为履带式特种车辆性能指标要求高，该处过盈量较大。
原曲臂总成采用38CrSi等钢质材料，由于回转式挡油环采用薄壁结构，机械压入法、油压法、螺母压紧法等工艺方法会导致回转式挡油环变形，因此原要采用热胀缩装配方法进行过盈装配加工，装配工艺方案为：
1.根据型号设计结构计算曲臂本体与回转式挡油圈的热联接过盈量；
2.根据过盈量计算回转式挡油圈加热温度；
3.编制热装配工艺，规定加热炉温等工艺参数。
4.生产现场依据工艺加热回转式挡油圈，达到热形变效果后，按工艺取出安装在曲臂本体上，冷却完毕后完成整个装配操作。
现有曲臂总成装配工艺方法可满足钢质材料批量生产任务，然而新型履带式特种车辆为了提高机械性能、材料性能，并进一步减重，逐渐开展钛合金材料曲臂设计、制造。TC-4等钛合金材料虽然在低温、常温状态下十分稳定，但200℃以上时极易与空气中的氧元素产生化学反应，导致曲臂总成性能下降。而曲臂总成过盈量大，原钢质回转式挡油圈通常加热至350℃以上，因此热装法已无法满足所有曲臂的总成装配使用。因此，需要设计新型钛合金材料曲臂总成装配工艺方法，在热装配无法满足过盈量变化要求的情况下提出新工艺方案，以实现快速、批量化的高质量曲臂总成装配，有效解决钛合金材料过盈装配的现实问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明提出一种能够满足批量生产需求的钛合金材料曲臂总成装配方法，以解决钛合金材料超过200℃氧化而无法使用热装配方法的技术问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提出一种钛合金材料曲臂总成装配方法，曲臂总成由曲臂本体及回转式挡油圈组成，该装配方法包括如下步骤：
S1.计算曲臂总成基本过盈量
根据公式(1)计算曲臂总成基本过盈量δb：
Figure BDA0003233995260000021
其中，δmax为最大有效过盈量，δmin为最小过盈量；
δmax＝d曲max-d回min，δmin＝d曲min-d回max
其中，d曲max为曲臂本体在装配处基本尺寸+尺寸上偏差，d回min为回转式挡油圈在装配处基本尺寸+尺寸下偏差，d曲min为曲臂本体在装配处基本尺寸+尺寸下偏差，d回max为回转式挡油圈在装配处基本尺寸+尺寸上偏差；
S2.计算满足装配理论胀缩量的温度
根据公式(2)计算满足装配理论胀缩量的温度Tmax：
Figure BDA0003233995260000022
其中，α为钛合金材料线胀系数，d为曲臂总成在装配处的基本尺寸；
S3.计算曲臂本体、回转式挡油圈的装配温度工艺参数：
若Tmax＜150℃，曲臂本体无需处理，回转式挡油圈浸润在
Figure BDA0003233995260000031
的重负荷齿轮油加热，保温15分钟以上；
若Tmax≥150℃，曲臂本体存放在低温箱内进行低温处理，低温箱温度T冻＝Tmax-130℃，保温1小时以上；回转式挡油圈浸润在150℃±20℃的重负荷齿轮油加热，保温20分钟以上；
S4.测量曲臂本体、回转式挡油圈的过盈装配位置实际加工尺寸，根据曲臂总成基本过盈量进行配对选配，选配后每对待装曲臂总成的过盈量比基本过盈量大约0.04mm。
S5.从低温箱内取出曲臂本体，去除表面残霜后放在安装台上；取出回转式挡油圈安装在曲臂本体上，形成曲臂总成。
进一步地，曲臂本体及回转式挡油圈材料均选用TC-4钛合金材料。
进一步地，步骤S5中，形成曲臂总成后检查装配效果，通过敲击方式调整装配效果。
进一步地，步骤S5的操作时间合计不得超过20秒。
(三)有益效果
本发明提出一种钛合金材料曲臂总成装配方法，在胀缩法基础上，提出冷装配法与热装配法协同的冷热装配方法，改变原有装配方案，能够有效解决钛合金过盈装配体的过盈装配问题，消除曲臂本体加热超过200℃发生氧化的问题。本发明不需改变原有设计公差，对曲臂本体、回转式挡油圈来说降低制造难度，零件加工不需分析考虑适配性，保证设计公差即可，对工装准备要求小，能够降低研制成本，降低批量生产的难度。本发明已在平衡肘总成、拖带轮支架总成等钛合金总成装配上得到成功应用。
附图说明
图1为本发明实施例中曲臂本体示意图及其模拟尺寸；
图2为本发明实施例中回转式挡油圈示意图及其模拟尺寸；
图3为本发明实施例的曲臂总成装配示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本实施例提出一种钛合金材料曲臂总成装配方法，具体包括如下步骤：
S1.计算曲臂总成基本过盈量
根据公式(1)计算曲臂总成基本过盈量δb：
Figure BDA0003233995260000041
其中，δmax为最大有效过盈量，δmin为最小过盈量；
δmax＝d曲max-d回min，δmin＝d曲min-d回max
其中，d曲max为曲臂本体在装配处的基本尺寸+尺寸上偏差，d回min为回转式挡油圈在装配处的基本尺寸+尺寸下偏差，d曲min为曲臂本体在装配处的基本尺寸+尺寸下偏差，d回max为回转式挡油圈在装配处的基本尺寸+尺寸上偏差。
本实施例中，曲臂本体及回转式挡油圈均选用TC-4钛合金材料。如图1所示，曲臂本体1在装配处的模拟尺寸为
Figure BDA0003233995260000042
如图2所示，回转式挡油圈2在装配处的模拟尺寸为
Figure BDA0003233995260000043
曲臂总成装配示意图如图3所示。
δmax＝d曲max-d回min＝0.121mm，δmin＝d曲min-d回max＝0.029mm
Figure BDA0003233995260000044
S2.计算满足装配理论胀缩量的温度
根据公式(2)计算满足装配理论胀缩量的温度Tmax：
Figure BDA0003233995260000051
其中，α为钛合金材料线胀系数，d为曲臂总成在装配处的基本尺寸。
本实施例中，
Figure BDA0003233995260000052
S3.计算曲臂本体、回转式挡油圈的装配温度工艺参数：
若Tmax＜150℃，曲臂本体无需处理，回转式挡油圈浸润在
Figure BDA0003233995260000053
的重负荷齿轮油加热，保温15分钟以上。
若Tmax≥150℃，曲臂本体存放在低温箱内进行低温处理(低温箱温度T冻＝Tmax-130℃)，保温1小时以上；回转式挡油圈浸润在150℃±20℃的重负荷齿轮油加热，保温20分钟以上。
本实施例中，因Tmax＝182.8℃＞150℃
曲臂本体存放在低温箱内进行低温处理，保温1小时以上，低温箱温度T冻＝Tmax-130℃＝52.8℃；回转式挡油圈浸润在150℃±20℃的重负荷齿轮油加热，保温20分钟以上。
S4.测量曲臂本体、回转式挡油圈的过盈装配位置实际加工尺寸，根据曲臂总成基本过盈量进行配对选配，选配后每对待装曲臂总成的过盈量略大于基本过盈量(约比基本过盈量大0.04mm)。
S5.从低温箱内取出曲臂本体，去除表面残霜后放在安装台上；取出回转式挡油圈平稳安装在曲臂本体上，形成曲臂总成。检查装配效果，可适当敲击调整装配效果。本步骤的操作时间合计不得超过20秒。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种钛合金材料曲臂总成装配方法，所述曲臂总成由曲臂本体及回转式挡油圈组成，其特征在于，所述装配方法包括如下步骤：
S1.计算曲臂总成基本过盈量
根据公式(1)计算曲臂总成基本过盈量δb：
Figure FDA0003233995250000011
其中，δmax为最大有效过盈量，δmin为最小过盈量；
δmax＝d曲max-d回min，δmin＝d曲min-d回max
其中，d曲max为曲臂本体在装配处基本尺寸+尺寸上偏差，d回min为回转式挡油圈在装配处基本尺寸+尺寸下偏差，d曲min为曲臂本体在装配处基本尺寸+尺寸下偏差，d回max为回转式挡油圈在装配处基本尺寸+尺寸上偏差；
S2.计算满足装配理论胀缩量的温度
根据公式(2)计算满足装配理论胀缩量的温度Tmax：
Figure FDA0003233995250000012
其中，α为钛合金材料线胀系数，d为曲臂总成在装配处的基本尺寸；
S3.计算曲臂本体、回转式挡油圈的装配温度工艺参数：
若Tmax＜150℃，曲臂本体无需处理，回转式挡油圈浸润在
Figure FDA0003233995250000013
的重负荷齿轮油加热，保温15分钟以上；
若Tmax≥150℃，曲臂本体存放在低温箱内进行低温处理，低温箱温度T冻＝Tmax-130℃，保温1小时以上；回转式挡油圈浸润在150℃±20℃的重负荷齿轮油加热，保温20分钟以上；
S4.测量曲臂本体、回转式挡油圈的过盈装配位置实际加工尺寸，根据曲臂总成基本过盈量进行配对选配，选配后每对待装曲臂总成的过盈量比基本过盈量大约0.04mm。
S5.从低温箱内取出曲臂本体，去除表面残霜后放在安装台上；取出回转式挡油圈安装在曲臂本体上，形成曲臂总成。
2.如权利要求1所述的装配方法，其特征在于，所述曲臂本体及回转式挡油圈材料均选用TC-4钛合金材料。
3.如权利要求1所述的装配方法，其特征在于，步骤S5中，形成曲臂总成后检查装配效果，通过敲击方式调整装配效果。
4.如权利要求3所述的装配方法，其特征在于，步骤S5的操作时间合计不得超过20秒。
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