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推力杆的铆合

推力杆的铆合

在端头、杆身加工完毕后,即可进行推力杆的铆合。推力杆的铆合一般是将杆身放入加热设备中,加热至杆身的相变温度以下在再结晶温度以上然后将杆身与端头同时放入铆合模中,利用油压机压力将端头杆身铆结为一体;杆身的材料一般为35钢,由铁—碳合金相图知道35铁的绝对熔化温度T熔为1420℃,相变温度为770℃左右,而再结晶温度T再=0.4T熔,当杆身加热温度超过再结晶温度时,则金属的塑性良好,变形抗力低,消耗较小的功即可得到较大的变形,同时能获得较高机械性能的再结晶。所以,在铆合时杆身的加热温度一般控制在750℃±20℃,并且使其加热温度均匀,以达保证产品铆合质量目的。

传统的推力杆铆合时由于只有两个端头、一根杆身,且杆身的直径 一般在φ50~φ60mm间,只需在一次将杆身加热情况下,同时将两个端头装入铆合工装中,只要工装调试得当即可铆合出合格的推力杆。

在铆合中最容易出的质量问题有:一是铆合时铆痕浅,导致端头与杆身不能紧密相贴,相互间有间隙存在,推力杆无法承受产品规定196kN的拉力要求,从而出现松动现象;二是端头间的中心距出现扁差,超出产品允许的精度范围,造成推力杆出现安装困难;三是端头间孔轴心线的平行度或垂直度出现超差,造成推力杆在装配时球面销发生偏转,影响到机车的摆角,四是在铆合时出现铆痕两边不对称,从而影响推力杆的外观质量。经多年的探索实践,在铆合中出现上述质量问题时须由以下方案解决:

1.铆合铆痕浅

(1)必须严格控制杆身的加热温度,使铆合区的温度均匀,避免杆身出现过热、过烧现象,影响杆身的金相组织,从而影响到整个推力杆的质量。

(2)保证油压机的运转正常,压力必须达到工艺文件所规定的铆合压力要求,同时对油压机的工进速度加以严格控制,避免出现过快(影响到端头轴心线间的平行度或垂直度)、过慢(此时杆身已经冷却,变形抗力加大,从而造成推力杆铆痕浅)。

(3)铆口的设计必须合理,各个几何尺寸必须严格控制,避免出现铆口凸印几何尺寸大于端头竹节凹印几何尺寸从而造成杆身铆合困难,影响推力杆铆痕。

2.端头中心距尺寸超差

出现此种问题主要是:

(1)工装铆具调整时铆具尺寸就超差,造成推力杆铆合后长度尺寸超差,属人为因素,由施工员的个人经验、自身素质决定,需在铆合实践中摸索积累经验,减少此类误差出现的机率。

(2)工装、铆具的定位芯柱间隙较大,使得产品的定位不准确,在铆合时容易出现推力杆的长短尺寸不稳定,从而影响产品质量。为解决此类问题,首先在铆具的设计中选择合适的公差配合,如在车间所有使用的铆具其定位芯柱与铆具体间的尺寸及配合均为φ60H7/g6,使定位芯柱在铆具体间既可滑动以不致于有较大的间隙,一旦发现定位芯柱松动时就必须从新更换,以确保定位尺寸的准确性;二是定位芯柱与端头间的配合必须根据推力杆的长度尺寸的公差要求进行调整,在能够保证产品尺寸前提下尽可能增大配合间隙,这是因为推力杆在铆合过程中其杆身在压力作用下会产生延伸而变长,使端头与定位芯柱间产生很大的作用力,轻者使推力杆铆合后产品的取出困难,严重时会使溥壁端头的内孔产生变形,或者损坏铆具的定位芯柱,因此定位芯柱与端头间的配合取d13,根据孔的大小,其间隙一般有0.35~0.65mm,经过数十万件推力杆的生产,经检测是能够保证产品质量的。

3.端头间孔轴心线平行度或垂直度的保证

此种问题的出现主要是铆具上下模铆口不同心、杆身加工过程中内外圆不同心,端头杆部仿竹节时杆部轴心线未经过端头缸孔的中心平面,即不对称、以及铆合模具定位芯柱与铆口不同心导致在铆合过程中当上模铆口的一边先接触杆身时必然引起杆身绕轴心线转动,使得端头也发生转动从而引起推力杆两端头间的轴心线不平行或不垂直;当上模两端的铆口都同时一个方向先接触杆身时,则杆身的转动是一致的,两端端头的转动方向也是一致的,则不会对推力杆的位置公差带来影响。因此为解决以上问题,首先在杆身加工时必须保证内外圆同心,端头仿杆部外圆时保证与孔轴心线对称,以消除产品的加工误差对铆合的影响。其次是在铆合模具的调试、更换铆口时做到上下铆口重合,以减少工装调试带来的误差。三是铆具在加工制造过程中上、下模的定位键槽出现加工误差,导致上、 下模的铆口座无法对正,从而使得推力杆在铆合过程中出现端头孔的轴心线发生偏转,而定位键槽出现加工误差时铆具的修复基本上是不可能的,唯一的修正措施则是在定位芯柱上加装调整螺钉,从而使铆合质量得以人为控制成为可能,经过二十多万件的的推力杆铆合,经检测产品质量是能够得到保证的,使用效果是明显的。

4.铆合时推力杆两边铆痕不对称,影响产品的外观质量

此种问题的出现则主要是杆身和端头的竹节在加工过程中出现问题。由于推力杆在铆合过程中其杆身的定位是靠端头杆部竹节处的倒角部分定位的。如果杆身在加工过程中其长度尺寸出现极限下偏差、车孔时两端的倒角大小尺寸未控制好以及端头仿轴竹节时至孔的中心尺寸未控制好时均会对铆合时的产品的外观带来影响。而解决的办法就是严格按照工艺文件的要求控制杆身、端头的加工尺寸,确保产品的加工质量。

作为一般的推力杆铆合,只要解决了上述存在的问题,就能够获得比较满意的产品质量。而BBC—V型推力杆则不同,由于推力杆本身具有三个端头,也就具有三个不同的空间几何尺寸,如果能够一次将杆身加热后进行铆合,则可提高生产效率,但此时对油压机的吨位要求大大提高,而且,由于产品本身较重需数人配合才能完成一次铆合,将给生产安排带来很大的不便,因此在工艺上对V型推力杆的铆合作出如下调整:即先将端头A、端头B分别与杆身进行铆合,然后再与V型端头进行组合。这样即可最大限度地降低油压机吨位,但却使得铆合过程较为繁琐,同时须重新设计铆合工装,以保证产品的铆合质量。如图6即是为V型推力杆设计的专用铆合模。

V型推力杆设计的专用铆合模
图 6

它是在端头与杆身进行单头铆合后与V型端头进行组合铆合时的专用铆合模具,在模具体的下模座上分别设计了两根与V型端头中心线对称的、夹角为48°29′的定位键,而定位芯座A、B可沿定位键滑动,以调节铆合长度。

由于在推力杆组合铆合时是单边受力,且铆具较大,在油压机上安装铆具时不可能将铆具安放在油压机的轴心线上,因此对油压机的使用极为不利,为解决这一问题,在铆具设计时在上模座上分别设计了与定位芯座A、B配对使用的另一部份,使其能承受铆合时因铆具单边受力而带来的压力,从而改善油压机的偏载受力,延长其使用寿命。

另外,在铆合过程中发现虽然铆具调整正确,且铆出的产品也是合格的,但随着铆合时间的延长,产品的尺寸也在发生着变化,且总是变长,调整后也铆不了几根又要发生变化。经分析发现主要是产品在铆合过程中由于产品受压力作用造成杆身延伸,使其不断地挤压定位芯座A、B,从而造成定位芯座位置的变化,进而引起推力杆铆合长度的变化,因此定位芯座仅靠几颗螺栓的压紧力是无法抵抗因杆身延伸的挤压力,为从根本上解决问题,首先在下模座上加装调节挡板,在其上安装调节螺杆,使其在螺杆的轴向承受挤压力,同时也可对定位芯座进行微调,从而保证产品长度;其二,是改进定位芯 轴的结构,使其从刚性整体式加装弹性元件后,能够承受外力作用且只发生弹性变形,从而消除了挤压力的作用,避免了铆具在挤压力作用下可能发生的损坏。

因此,通过对铆具的合理改进,改善了油压机的使用状况,而对铆合工艺的合理安排,则是生产出合格产品的有效保证。通过对V型推力杆连续铆合的产品进行检测,V型端头与端头A、端头B的尺寸为621.5±0.75mm,而端头A与端头B间的距离尺寸为517.60-2mm,且铆痕外形美观,尺寸稳定,产品全部合格,达到了图纸设计要求。