咸阳矿用横梁

圆柱齿轮加工的工艺创新
在现代机械中，齿轮传动是应用广泛的一种机械传动方式，它的功能是传递两轴间的运动和动力。尤其在汽车生产行业中，齿轮已属于大批量专业化生产，在长期的生产实践中，已经形成了一整套的生产工艺。
典型的齿轮加工工艺
用切削方法加工齿轮是一种典型的齿轮加工工艺。生产过程一般分为：齿轮毛坯加工→齿面加工→热处理工艺→齿面的精加工。具体工序为：锻件或棒料形成齿轮毛坯→粗加工，切除较多的余量→半精加工，车、滚齿、插齿等→热处理，调质、渗碳淬火、高频淬火→精加工，精修基准、精加工齿形等。
用此工艺加工的齿轮，可以达到较高的精度，一般可达到6级，经过珩磨后，可达5级以上，可以用在高速、低噪声的工作环境中。在长期的实践中发现，这类齿轮的齿体失效比例**齿面失效比例，主要为弯曲疲劳折断和过载折断。
齿轮的精密锻造工艺
随着数控精密加工技术的发展，精密锻造工艺和精密模具制造技术已被广泛应用到齿轮零件的大批量生产中。精密锻造工艺分为热精锻造和冷镦锻造。成熟的热精锻造工艺称为“一火两锻”，即齿轮在热锻成形和切边后，利用锻件余热进行精整，这样的热锻齿轮精度在8～9级左右。
冷镦锻造又称为闭塞锻造，是一种先进的无飞边精密成形技术。当模具齿形精度达到6级时，在批量生产条件下，齿轮精度可以达到8～9级。这样的齿轮，可以达到卡车和轻型车的使用要求，可用在低速、重载、高噪声的工作环境中。在长期的使用过程中发现，这类齿轮的失效方式，齿面失效的比例**齿体失效的比例，主要为磨损和点蚀。
两种工艺生产的齿轮的性能分析
pagenumber_ebook=21,pagenumber_book=37
图1 典型工艺生产的齿轮
通过典型的齿轮加工工艺生产的齿轮如图1所示。由于在齿形加工过程中（滚齿、插齿、珩齿、磨齿等），零件的纤维组织被切断，虽然可以获得比较高的齿形精度和齿相精度、表面光洁度等，但齿轮的受力性能和抗折断性能受到影响，在过载情况下，存在齿根折断的隐患。
在精密锻造工艺条件下，生产的齿轮如图2所示。在精锻过程中，金属在高应力作用下，产生塑性变形，齿轮的组织致密，金属纤维连续，抗疲劳强度和耐磨性比切削加工的齿轮高出很多，适合于频繁冲击和重载工况下工作，但由于其精度低，表面粗糙，工作噪声大，工作速度低，易产生齿疲劳损伤。
pagenumber_ebook=22,pagenumber_book=38
图2 精密锻造齿轮
齿轮加工的工艺创新
随着数控加工技术的普及，数控滚齿机和二次自动对刀技术的成熟应用，我们可以将数控加工和精密锻造两种齿轮加工工艺**地结合起来，既可以得到良好的金属纤维组织，改善受力情况，又可以得到比较高的齿轮精度，减少金属切削量，提高生产效率。
在实际生产工艺中，用精密锻造的工艺方式生产齿轮毛坯，然后用数控滚齿机加二次对刀装置，进行精密滚齿加工。这种方式生产的齿轮，各项精度、性能指标都得到提高，经济价值也有很大提升。与典型的齿轮加工工艺相比，因为切削量减少，所以加工效率提高。我公司有一客户，要生产一批新能源汽车用齿轮，模数3mm，24齿，6～7级精度。制作精锻齿轮毛坯，然后在高速数控花键铣床YKH750（图3）上运用二次对刀加工工艺（仅需6s左右）对精锻毛坯进行加工，在数控滚齿机床上滚切0.2mm的加工余量，只需1min左右。新工艺不但提高了生产效率，更重要的是提高了齿轮的性能，在用户的检测中，新工艺生产的齿轮的受力性能明显**传统方式生产的齿轮。
pagenumber_ebook=22,pagenumber_book=38
图3 高速数控花键铣床YKH750
总结
经过大量的实际生产证明和试验验证，将精锻工艺与典型的齿轮加工工艺组合起来，不仅可以提高产品性能，而且可以提高生产效率，是切实可行的，是齿轮加工的创新工艺。

掘进机配件厂讲述掘进机的特点
掘进机配件厂阐述掘进机是矿山上用的一种重要的采煤设备，节省了人力物力。掘进机是一种能够实现截割、装载运输、自行走及喷雾除尘的联合机组。随着回采工作面综合采煤机械化的快速发展，煤矿对巷道掘进速度要求越来越高。为了提高采准巷道的速度，悬臂式掘进机被大力研制并逐步发展完善。
切割头应转动灵活，不得有裂纹或开焊。截齿座严重磨损，影响其强度或内孔变形过大，影响使用时应更换。在更换过程中不得损坏切割体的其它部位。可伸缩切割臂应伸缩灵活、可靠；伸缩距离应符合技术文件要求。更换截齿时应首先保证与原设计的几何位置相同，然后采用预热或保护焊等特殊工艺，保证焊接强度，且齿座应具有互换性。同轴度要求较严的箱体，涨套等应按对角线顺序逐级拧紧螺钉，重要联接螺栓,应按设计要求采用力矩扳手操作。
掘进机配件厂介绍掘进技术仍然会在钻爆破岩掘进、悬臂式掘进机、连续采煤机、掘锚联合机组以及全断面掘进机五个方向持续发展。在全硬岩巷道的掘进中，钻爆破岩掘进在很长一段时间内仍会是一种主要方式，但在一些重要领域，全断面掘进机会逐步取代钻爆破岩掘进;在硬度较低的全岩巷道和半煤岩巷道，悬臂式掘进机会得到大力发展，逐步成为主要的掘进方式;在一些条件时宜的煤巷掘进中，掘进效率较高的连续采煤及和掘锚联合机组将会得到推广应用。

楔横轧制导板粘料影响因素分析探究
在楔横轧机上下两个轧辊中间左右位置各设一块导板，用以控制轧件，防止轧件歪斜，保证轧制过程的稳定，并可有效地控制产品的尺寸精度，有利于精密楔横轧工艺的实现，见图1。但在楔横轧制过程中，由于冷导板和热轧件接触产生摩擦力，经常会使轧件的表面材料被刮下粘到导板工作面上，这部分材料有的会掉落，重新粘到工件上，在抛丸时自工件脱落，形成表面坑，见图2，而粘到导板上的材料不掉落时，会在工件表面形成划痕，见图3，这两种情况，轻者影响表面外观，重者造成产品报废。长期以来，导板粘料造成的产品表面坑或表面划痕的废品占全部废品的50%左右，该缺陷一直困扰着我们，为解决此问题，我们进行了大量试验，终使该缺陷得到有效控制。
pagenumber_ebook=35,pagenumber_book=51
图1 楔横轧工作原理图
1-轧辊 2-轧件 3-导板
影响导板粘料的因素
导板工作面粗糙度
导板工作表面越粗糙，与轧件的有效接触面积越小，二者相对运动时，对轧件的压强越大，在接触点的凸峰微切削作用下将轧件表面材料刮下，形成导板粘料，见图4。
pagenumber_ebook=36,pagenumber_book=52
图2 导板粘料坑
pagenumber_ebook=36,pagenumber_book=52
图3 导板粘料划痕
pagenumber_ebook=36,pagenumber_book=52
图4 导板工作面粘料图
导板工作面硬度
导板工作面越软，在轧制时，越容易磨损，使导板表面变粗糙，产生粘料现象。
导板工作面材料
由于导板工作表面直接与热轧件接触，并且承受着很大压力下的切向和轴向的滑动摩擦。因此，如果导板材料高温耐磨性较差时，就容易磨损，磨损后会造成工作面不光滑，轧制时，高温轧件材料会粘到导板上。同时，导板工作面的显微组织晶粒大小对耐磨性和粘料也有影响。
工件温度
工件温度越高，塑性越好，强度越低，越容易被导板刮料。同时，温度高，还容易在工件表面产生氧化皮，氧化皮组织比正常组织疏松，容易脱落，粘到导板上。
导板安装位置
导板上下、左右位置对轧制工艺的稳定，产品质量影响很大。
⑴导板上下位置。
导板上下位置与轧辊的转动方向有关，如图5(a)所示，当轧辊逆时针旋转时，轧件顺时针旋转，轧件容易被左导板工作面的下部和右导板工作面的上部刮伤。所以在轧辊的径向调整好后，应将左导板调整至尽量贴向下轧辊，将右导板调整至贴向上轧辊，如图5(b)导板实线部分。如图6(a)所示，当轧辊顺时针旋转时，轧件逆时针旋转，情况正好相反，左导板应贴向上轧辊，右导板应贴向下轧辊，如图6(b)。
⑵导板左右位置。
pagenumber_ebook=36,pagenumber_book=52
图5 轧辊逆时针旋转时导板上下位置确定图
1-上轧辊 2-下轧辊 3-左导板；4-右导板 5-轧件
pagenumber_ebook=36,pagenumber_book=52
图6 轧辊顺时针旋转时导板上下位置确定图
1-上轧辊 2-下轧辊 3-左导板 4-右导板 5-轧件
1)导板间的距离。两个导板工作面之间的距离Q应为轧件热态直径kd加上一定的间隙δ，见图7，若该间隙δ过大，则容易使轧件左右摆动，产品尺寸精度差，甚至导致中心疏松，若该间隙过小，则不容易落料，甚至被卡住，或者刮料。因此，该间隙既不能过大，也不能过小。
2)工作导板位置。导板的理想状态是轧制中心线（两导板工作面间的中心线）与轧辊中心连线重合，如图8(a)，左右导板均不受力，但实际上轧件不是贴近左导板就是贴近右导板，或者来回交替贴左右导板，甚至出现轧件一端贴近一个导板，并不断地变化，贴近的导板就是工作导板，为确保轧制稳定，应尽可能使轧件始终贴近一个导板（即工作导板），这就要求轧制中心线（两导板工作面间的中心线）偏离轧辊中心连线一定距离△，见图8(b)。△越大，贴向右导板的力越大，但过大会加重导板磨损，形成粘料，因此应根据经验及公式合理选择△。
pagenumber_ebook=37,pagenumber_book=53
图7 导板左右位置确定图
pagenumber_ebook=37,pagenumber_book=53
图8 工作导板位置确定图
pagenumber_ebook=37,pagenumber_book=53
图9 导板工作面宽度
导板工作面宽度
如图9所示，导板工作面的宽度（即导板厚度）应确保不与轧辊产生干涉。过宽，轧制时会碰到轧辊；过窄，容易刮料，因此，导板工作面宽度一般按热态轧件小直径kd加一定间隙的经验公式确定。
试验过程
为解决导板粘料问题，在确保导板尺寸精度、导板安装位置准确以及轧件温度合理的前提下，我们做了如下试验。
⑴在导板工作面上镶嵌白钢条。白钢条是高速钢，硬度高、耐磨，正常情况下，可以减少导板粘料，但该材料非常脆，抗冲击能力差，一旦轧件卡住导板就会产生崩裂，安全风险也非常大。
⑵H13组合导板。H13是热作模具钢，具有抗热裂能力，在高温时具有较好的强度和硬度，耐磨性好。为降低导板制作成本，又能提高导板工作表面硬度和耐磨性，我们用45#钢和H13材料做组合导板，H13做导板的工作面，热处理后磨床磨削使用，热处理硬度要求50～55HRC，实际硬度50HRC，该导板并未像想象的那样耐磨，轧制不足一个班，就磨损出深坑，出现了粘料现象，轧制800多件，出现了50多件粘料坑工件。
⑶45#钢导板工作面喷涂热处理。喷涂工艺是近几年兴起的一种硬化零件表面的加工工艺，该工艺制作的导板工作面硬度高，表面粗糙度值小，耐磨，寿命长，使用效果不错，但因为喷涂热处理需要委外加工，加工时间长，成本高，一旦损坏，仍需委外处理，因此，这种导板也不太理想。
⑷滚轮导板。滚轮导板是在导板工作面上安装数个一定长度能滚动的圆柱轮，使轧件和导板之间的滑滚动摩擦变为纯滚动摩擦，降低摩擦力，减少导板工作面的磨损，从而可以减少粘料现象，但由于这种方式是在并不很厚的导板工作面上挖洞，做转轴，安装转轮，转轴很细，承载能力差，一旦卡钢，就会将滚轮轴卡断，应用效果并不十分好。
⑸D322焊条堆焊导板工作面后用手工磨削，见图10。随着工业技术的日益发展，堆焊的应用越来越广泛。已从单纯修复磨损零件工艺，发展成制造具有很高的耐磨、耐热、耐蚀等特殊性能要求的双金属零件的重要手段，堆焊后的导板工作面硬度高达52～62HRC，但该导板使用一两个班后就开始粘料，一直靠人工捅导板（也就是每轧一件，由人工将粘到导板上的材料用铁棒捅下来）的办法缓解导板粘料缺陷。这种靠人工捅导板的方法是不可靠的，一是捅导板的人员不是专职人员，既负责上料、又负责捅导板，在上料期间，导板没人捅，就会粘料；二是粘到导板上的材料有时很结实，很难全部捅下来，剩余部分，仍然会造成工件表面缺陷，因此这种方法是不可靠的。
pagenumber_ebook=38,pagenumber_book=54
图10 手工磨削的导板工作面
⑹D322焊条堆焊导板工作面后磨床磨削，见图11。这种方法与试验5类似，硬度相同，只是对堆焊后的导板工作面用磨床磨削，提高了表面光洁度，表面平滑如镜面，使用30多个班才开始轻微磨损，出现轻微粘料现象，工件表面坑很浅，并未造成产品报废，是一种较为理想的加工方法，不仅延长了导板使用寿命，减少导板粘料，降低废品率，还节约了捅导板的人工成本。
pagenumber_ebook=38,pagenumber_book=54
图11 机器磨削的导板工作面
试验分析
⑴试验1的白钢条硬而脆，只解决了耐磨问题，却未解决抗冲击能力。试验3的喷涂工艺，硬度高，耐磨，也具有抗冲击能力，但制作和维修成本均很高。
⑵试验4由滑滚动摩擦变纯滚动摩擦，摩擦力减小，磨损程度降低，粘料现象减轻，但存在抗冲击能力差，易断轴的缺点，而且制作成本也较高。
⑶试验2和试验6对比：加工工艺都是磨削，但材料不同，其硬度存在较大差异：H13热处理硬度仅达到要求的底限，规范要求硬度50～55HRC，实际硬度48HRC，硬度偏低；堆焊可提高耐磨性与耐蚀性，D322焊条含有Cr、Mo、W、V元素，这些元素使堆焊层具有较好的高温强度，并能在480～650℃时发生二次硬化效应，Cr使材料有很好的抗氧化性能，堆焊冷却速度很快，形成较多的马氏体，马氏体不仅硬度高(堆焊硬度高达52～62HRC)，而且具有很高的屈服强度，使堆焊层经受中度的冲击；导板的磨损实际上是粘连磨损，即两个相对滑动的表面在载荷作用下使个别接触点发生焊合，焊合点在滑动时被撕裂，进而发生分离的过程，这种磨损受表面温度、硬度及光洁程度的影响，磨床磨削后的表面光滑，不易粘合。试验2和试验6相比，表面均为磨床磨削，除材料不同，存在晶粒大小差异外，其粗糙度相差无几，但二者耐磨程度相差很多，由此可见，导板粘料不仅与表面粗糙度有关，还与材料、表面加工工艺、表面硬度有关，从这两个试验可以推断，堆焊工艺比直接用模具钢热处理加工的导板表面耐磨。
⑷试验5和试验6对比：二者均为D322焊条堆焊的工作面，表面硬度均在52～62HRC之间，只是磨削方式不同，一个是手工磨削，一个是机器磨削，手工磨削的表面有磨痕，见图10，粗糙度大，易粘料，机器磨削的表面光滑平整无加工痕迹，见图11，耐磨性提高约30倍，粘料现象得到有效控制，由坑造成的废品率减少85%左右。因此，表面粗糙度是磨损和粘料关键因素。
总结
总之，影响导板磨损和粘料的因素，除导板尺寸、安装位置及工件温度外，重要的是导板工作面的材料、加工工艺、组织状况、硬度及粗糙度。归根结底取决于导板工作面的硬度及粗糙度，因此，导板工作面的材料除具有较高的硬度，较小的粗糙度值，还应保证有一定的抗冲击能力。本文试验和生产实践证明，用D322焊条堆焊后磨床磨削是导板工作面加工的工艺，其硬度控制在55～62HRC，粗糙度Ra不大于1.6μm。

某起落架锻件模具的磨损原因分析及改进措施
锻造是一种复杂的塑性加工技术，其中热模锻是较为常见和重要的锻造方式。模锻过程中锻件质量的好坏受多种因素的影响，而模具的好坏则直接影响锻件的质量、成本、生产率和市场竞争力。实际锻造过程中，锻模通常在较高的动载荷或静载荷反复作用下工作，其工作应力较高，工作条件非常苛刻，工作时锻模的预热、冷却、润滑、氧化皮影响等，都直接影响模具使用情况，所以要尽可能的去改善，以延长模具的使用寿命。
前期我公司生产的一种航空起落架模锻件的模具磨损情况较为严重，修模频率较高，严重影响着产品的制造周期和成本。本文基于这一实际问题，首先通过对生产现场的还原，分析了模具磨损严重的原因；然后通过现场试验，找到了改进措施；终通过产品批量生产来进行验证，模具磨损严重的问题得到了有效解决。
原因分析
从图1(a)可以看出，模具型腔高包处温升严重；经测温后，该处模具型腔表层温度在650℃以上。其主要原因是坯料的始锻温度很高（＞1000℃），连续生产时模具型腔温度通常在400℃以上，有时甚**达600℃，采用石墨润滑剂后生成的润滑膜失去了原有的润滑效果；同时在此高温条件下，也会给操作工人的喷洒润滑工作带来很大困难，往往会有润滑不均匀、不到位的情况。
在这样的情况下，锻件在成形过程中就会与模具型腔发生干摩擦，导致模具型腔局部温升严重，表层温度与热扩散层深度将迅速增加，从而使模具表面硬度下降，模具抗变形与抗磨损能力均减弱；在较大、复杂的交变载荷作用下，成形较复杂的型腔部位将会发生变形。图1(b)为模具冷却后模具型腔真实损坏情况，从图中可以看出，该处已严重变形、塌陷，无法满足锻件正常生产。
使用该模具期间，生产的锻件多件出现了局部缺肉现象(图2)。当缺肉量较大时，将会影响到零件的加工，甚至有产品报废的风险。经过对模具型腔的检查，发现模具型腔对应位置已经发生严重变形和塌陷。初步判定：锻件缺肉和模具型腔对应位置的变形、塌陷有很大关系。
pagenumber_ebook=43,pagenumber_book=59
图1 实际生产过程和冷却后模具的状态
pagenumber_ebook=43,pagenumber_book=59
图2 锻件局部缺肉
解决措施
针对上述问题，我公司技术人员经过分析论证，提出了如下解决措施。
⑴模具修复。
目前模具已无法满足锻件正常生产要求，须对模具进行及时维修（补焊、气刨、打磨等）以防缺陷（圆角处隆起、凸起部分变形、塌陷）进一步扩大。修模后要求模具型腔光滑，如图3所示。
pagenumber_ebook=43,pagenumber_book=59
图3 修模后模具型腔状态
⑵合理降温。
锻造过程中，模具温升是不可避免的，所以实际生产中要严格监控模具型腔温度；若模具型腔温度过高，会使得型腔退火，硬度降低，造成模具过早塌陷磨损。当每件锻件压制完成后，先用风管进行风冷降温，并去除干净型腔内杂物。
⑶充分润滑。
生产过程中要对模具进行充分润滑。当模具型腔温度降至400℃以下时，向模具型腔均匀喷洒石墨润滑剂，即起到模具润滑作用。锻件压制前，上下模的模具型腔均加盖一种带润滑功能的复合纤维布（图4），以进一步提升润滑效果。
pagenumber_ebook=43,pagenumber_book=59
图4 模具型腔加盖带润滑功能的复合纤维布
结果验证
采用上述措施后，连续生产20余批次的锻件进行了现场验证。每批次生成完成后，进行模具型腔表面检查，发现模具表面质量仍然良好，现只需要通过简单地局部打磨光滑甚至不打磨，就可满足正常生产要求。这样一来，大幅减少了模具修模次数，提高了生产效率。
图5为优化后终锻件成形情况。从图中可以看出，锻件表面无成形缺陷，缺肉问题得到有效解决。
pagenumber_ebook=43,pagenumber_book=59
图5 优化后终锻件成形情况
结论
通过修复模具、合理降温、合理润滑等措施，解决了模具长期容易局部磨损、变形甚至塌陷的问题，有效解决了锻件成形缺肉的问题。