引起叉车变速器异响的输入轴磨削工艺分析

我厂生产的CPC2型叉车变速器,10%的产品在出厂试车时有异常响声，不能顺利过关，经检查发现异常响声从输入轴总成(见图1)中发出，并伴有齿轮与轴承套发生相对轴向位移和旋转位移的现象。经分析是一轴轴套内花键大径相对于轴套外圆径向跳动超差，导致轴承和前、后挡齿轮受挤压所致。

图1 CPC2型叉车的输入轴总成

图2 CPC2型叉车变速器的输入轴

1 原因分析
经分析，引起一轴轴套(下面简称轴套)内花键大径相对于轴套外圆径向跳动超差的原因主要有以下几个方面:
加工轴套时的定位误差
在精磨轴套A,B,C,D各段外圆时(见图2)，采用轴套花键内孔大径以花键锥度芯轴大径定位方式，在磨削外圆C,D时，由于轴套最外端壁厚仅为4.5mm ，并处于悬空状态， 因此在径向磨削力较大时，会产生弹性变形，导致轴套外圆径向跳动超差。
从极端现象来分析，如果轴套内花键大径与花键锥度芯轴大径在G面接触，接触位置到工件外圆最边缘P的长度为146 mm 而用于定位的花键锥度芯轴大径锥度为1:3,000，实际锥面长度为200mm，于是，大端与小端的直径差x为：1:3,000=x:200，x= 200/3,000=0.067mm，其最大倾斜量y为：0.067:200=y:146，y=146×0.067/200= 0.0489≈0.05mm，当A,B,C外圆已分段磨出，磨外圆D至P点时，特别是砂轮磨钝，修整又不及时，径向切削力将加大，当超过轴套压人花键锥度芯轴的张紧力时，定位可靠性发生变化，产生不规则的倾斜，出现跷跷板现象，导致轴套外圆径向跳动超差。
花键锥度芯轴的配合面或中心孔有杂物。
轴套花键内孔有杂物或有毛刺。
以上四种情况的综合作用导致一种现象：将磨完A,B,C,D各段外圆的轴套不拆下花键锥度芯轴检查，各段外圆相对于轴套内花键大径的外圆径向跳动不一定超差，但是，如果把轴套与花键锥度芯轴拆下后重装再检查，就有可能超差。
测量方法不合理
由于工艺中对轴套A,B,C,D各段外圆径向跳动测量方法没有明确规定，实际测量中常常采用平板、V形块带百分表的测量方式，该方式以轴套的C、D面为基准，测量A、B面的外圆径向跳动，不能真实反映轴套的外圆径向跳动，易导致误判。
2 改进的措施与效果
发现以上问题后，采取了以下几方面的措施：
将花键锥度芯轴大径锥度由1:3,000改为1:5,000，提高定位的可靠性。
规定装夹方向，花键锥度芯轴大端大径与轴套内花键大径必须在F端接触，尽量缩短定位面到加工位置的轴向距离。
规定修整砂轮的次数，精磨时每磨削轴套外圆10件修整砂轮1次。
以轴套内花键大径为基准，用花键锥度芯轴大径定位测量A、B、C、D各段外圆径向跳动，用装夹两次的测量结果来判定轴套各段外圆径向跳动是否合格，规定一次装夹和二次装夹的测量结果都不允许超差。
在轴套热处理之前增加去毛刺、清洗工序，在轴套热处理之后增加清洗工序。
设置磨外圆工序为关键工序，提高对该工序的质量重视程度，提醒操作工注意保持花键锥度芯轴的配合面和中心孔的清洁。
通过以上措施，提高了轴套各段外圆径向跳动合格率，较好地控制了变速器出厂试验时出现的异响问题，齿轮与轴承套不受外力挤压，发生相对轴向位移和旋转位移的现象相应减少。