【摘要】焊接式齿轮箱体主要由钢板、型钢拼装焊接而成，生产周期相对较短，适合小批量，尤其适合大型箱体的制造。文中从焊接式齿轮箱体特点分析入手，分析了影响焊接式齿轮箱体加工精度的因素，焊接式齿轮箱体的加工工艺，并针对性提出了焊接式齿轮箱体生产加工质量的控制策略。
【关键词】焊接式；齿轮箱体；加工工艺；质量控制
引言
齿轮箱体在生产的过程中采用焊接式有着较大的优势，其经济性、力学性能、加工精度、结构紧凑性均是其他生产工艺不能相比的，但焊接式齿轮箱体在加工的过程中，加工难度较大、制造工序较多、生产工艺较为复杂，直接的影响到焊接式齿轮箱体的产量，因此，全面的实现焊接式齿轮箱体生产加工工艺及其质量控制策略的分析有着较为重要的理论与焊接式齿轮箱体生产实际意义。
1、焊接式齿轮箱体的特点
焊接式齿轮箱的特点主要表现在3个方面：首先为焊接式齿轮箱体的重量较大、尺寸较大，容易发生变形。其次，焊接式齿轮箱体的整体结构较为复杂，内部包含有较多的钢板拼接，整体的加工控制难度较大。第三，焊接式齿轮箱体需要加工的部位较多，平面与轴承体的加工精度要求较高，加工的总体难度较大。
2、影响焊接式齿轮箱体加工精度的因素
焊接式齿轮箱体的加工精度对于焊接式齿轮箱体的正常使用时非常重要的，影响焊接式齿轮箱体加工精度的因素如下：首先为由于焊接式齿轮箱体自重较大、尺寸通常也较大，在装卡、吊装及运输的过程中较易发生变形或者扭曲，从而影响到焊接式齿轮箱体的加工精度。其次，焊接式齿轮箱体焊缝较长，所需的焊接工作量较大，多数情况下为全封焊接，这就导致在焊接的过程中由于大量焊接热量的影响，影响到焊接式齿轮箱体的加工精度。第三，通常情况下焊接式齿轮箱体所需的加工部位较多，同时各个加工部位均需要留有大于10mm的焊接加工余量，但是焊接式齿轮箱体在机械式加工的过程中，由于受到切削力、切削热带来的残余应力的影响，降低了焊接式齿轮箱体的加工精度。第四，焊接式齿轮箱体的主轴回转精度、齿轮箱体定位精度、尺寸控制精度、导轨移动精度等方面都会受到焊接式齿轮箱体的加工精度的影响。第五，焊接式齿轮箱体在生产的过程中也会受到定位夹紧方法、刀具选用、切削工艺参数、合箱精度等方面因素的影响，降低了自身的加工精度。
3、焊接式齿轮箱体加工工艺
本文以齿轮箱体尺寸为长*宽*高=4500*2100*3270的焊接式绞车减速箱体为例进行焊接式齿轮箱体加工工艺的分析。该焊接式齿轮箱体自重在二十三吨左右，见图1、图2所示。本次生产的焊接式齿轮箱体主要由热轧正火钢板Q235和箱口板等承重部位的Q345焊接加工而成，在焊接的过程中存在容易变形、异厚板较多、极易产生裂纹等焊接加工缺陷。焊接式齿轮箱体内包含有对加工精度较高要求的六组轴承孔，整体的尺寸精度控制的难度较大，需要加工的部位较多，因此，焊接式齿轮箱体在加工的过程中，采用合理的精度控制方法、选择合理的加工工艺与焊接方案为保证焊接式齿轮箱体质量的重点。为了更好的保证本次焊接式齿轮箱体的整体质量，在具体的焊接加工的过程中，选择将精加工和粗加工分开，穿插适当去应力的方法，具体的加工工艺过程为：焊接→探伤→去应力退火→冲砂底漆→划线1→铣1上箱体→铣2下箱体→划线2→钻1上箱体→钻2下箱体→钳组合→划线3→铣侧面3→划线4→镗孔1→钻3→钳分体→铣4上箱体→铣5下箱体→钳组合→钻4→镗孔2→钻5→检验→钳分体→焊润滑组件→辅助工艺。在箱体焊接前，由工艺员根据实际的机床设备加工能力判定并筛选部件需要焊前预加工的，编制预加工件工艺卡片，在焊接前先加工至焊前尺寸，本文所举例箱体的焊前预加工件包括油标底座、透气帽底座、轴承座体和轴承盖以及视孔窗体等。
4、提升焊接式齿轮箱体生产加工质量控制策略
4.1焊接式齿轮箱体加工工艺的保证措施
首先由于该焊接式齿轮箱体在加工的过程中存在较多的异厚板对接的情况，所含的全封焊接较多，焊缝的长度较长，因此，为了降低焊接缺陷，在焊接的过程中应严格的控制焊接道间温度和预热温度，焊接施工的工序应当合理的进行安排，具体焊接时采用多层多道坷、对称焊接的方式，同时应当从内部到外部进行焊接，焊接过程中也注意形状的调整，从而更好的保证齿轮箱的几何形状和尺寸。各个焊接式齿轮箱体应当严格的按照设计中心线的位置进行找正，当将两个结合面固定到一起之后再开始焊接，从而降低焊接式齿轮箱体焊接面的变形量。另外，在焊接施工结束之后的24小时应对焊接的部位进行超声波100%探伤，图2为板厚不同的接头形式与焊接顺序。其次，由于本次焊接式齿轮箱体所需的焊接工作量较大，焊接的总体情况也较为复杂，容易产生较大的焊接残余应力的情况，再加上焊接式齿轮箱体内所需的机械加工的部位较多，所需的加工工作量较大、各层结合面与轴承孔所需的加工精度较高，容易出现加工残余应力的影响，因此，为更好的防止裂缝或变形出现，提升焊接接头的性能，降低焊接应力，在进行焊接式齿轮箱体焊接之后，进行一次完整的应力退火。为了降低焊接加工残余应力，在具体的焊接作业时，根据具体的焊接情况，尽量的减少焊接工作量，再焊接式齿轮箱体经过粗加工之后，进行一次完整的二次去火。通过上述两次应力去火后，能够在较大程度上降低箱体内部的残余应力。减少箱体的总变形量，改善箱体焊接缝的性能，提升箱体的加工精度，本次焊接的去火应力曲线如图3所示。第三，采用科学合理的安装方式消除焊接式齿轮箱体的原始变形量，在对箱体工作台调整的过程中，应采用三点找正法进行调整，更好的防止箱体结合面及各个轴线中心线出现变形和扭曲。在具体的加工过程中不能只在一个坐标位置上加工一处部位到成品尺寸，而要采用轮换加工方法避免局部切削热输入过大而影响箱体的加工精度。第四，要采用一定的工艺措施减小机床精度和定位误差等因素对箱体加工精度的影响，在精铣箱体结合面时，要同时在工艺块上铣出精镗孔的找正工艺基准面;合箱时必须在工作台或装配平台上进行，合箱前要将各箱体结合面清理干净，要求刮研的必须刮研并用塞尺检测，以保证结合面的接触面积;各层箱体要用螺栓紧固为一体并配作销孔、紧固销钉后方可加工轴承孔;螺栓紧固箱体时要使用力矩扳手并采用对称紧固法以保证各层螺栓紧固力矩均匀一致。第五，由于该齿轮箱在加工的过程中，结合面和箱体的轴承孔整体加工的精度较高，因此，在对其进行半精加工之后应采取谐波振动的方式将其中的残余应力消除，达到多频率消除应力和平衡应力、提高工件尺寸精度稳定性的目的。该齿轮箱体在半精加工后，经谐波振动去应力处理后再进行精加工。
4.2焊接式齿轮箱体的质量控制策略
首先为下料时质量控制策略，对坡口进行喷砂处理，提升坡口的可靠性；使用辅助支撑更好的提升焊接式齿轮箱体的结构刚性；严格的控制焊接的工艺，选择焊接参数时，应选择热输入量较少的参数。其次为组焊，每次焊接的焊缝的长度应选择适宜，不能太长；当每次焊接施工结束之后，应在焊机温度下降到不烫手的情况下再次进行下次的焊接；各层箱体结合面组对焊接时，要将相邻箱体两两固定后再进行组焊，以减小结合面的焊接变形量。第三为退火，当焊接施工结束之后，应严格的采用退火处理的方式消除焊接处的残余应力。
5、结束语
综上分析，焊接式齿轮箱体加工为一项较为复杂的工作，因此，技术人员在进行焊接式齿轮箱体加工式应当严格的按照焊接工艺流程进行加工，对出现的特殊焊接情况应深入分析，采用针对性的措施，保证焊接式齿轮箱体的焊接质量，提升焊接式齿轮箱体综合性能。
参考文献
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作者：张洋 单位：上海振华重工集团（南通）传动机械有限公司
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