偏心齿轮为曲柄压力机中主要传动输出部件，偏心齿轮偏心体出现相位精度偏差会影响机床的精度，甚至影响机床正常使用。本文通过返修一台四点曲轴式机械压力机的成功案例，介绍一种偏心齿轮的修复方法。

偏心齿轮是曲柄压力机中核心部件，是将回转运动转换为直线往复运动的主要部件。偏心齿轮的加工制造精度直接影响压力机的精度，甚至会影响压力机的使用效果。其中四点压力机偏心齿轮由于有两个偏心体其加工制造工艺相较双点偏心齿轮工艺更加复杂。

案例介绍

此案例涉及一台四点偏心式800 吨机械压力机，由于长期偏载使用引起压力机精度出现偏差，最后使得导柱导套烧伤，平衡气缸内壁烧伤，偏心齿轮偏心体外圆及连杆滑动轴承烧伤，导致机床无法正常使用。上述零件需要修复更换保证机床的正常运转，初步判断偏心齿轮的变形导致四组偏心体出现相位偏差，引起上述零件的烧伤损坏。由于大型偏心齿轮替换成本较高，并且该机床为老设备，所以制定了一种偏心体精度配滑动轴承的修复方案。本文主要介绍偏心齿轮的修复过程。

零件精度测量与结果分析

四点偏心式压力机的偏心齿轮外形尺寸如图1 所示，由图可知，偏心齿轮对压力机精度影响较大的尺寸为：单件齿轮中两组偏心体外圆的尺寸精度，两组偏心外圆的同轴度，芯轴内孔的尺寸精度，芯轴内孔的同轴度，两组偏心体外圆与芯轴内孔的中心距以及两件零件的偏心距误差。经检验人员现场测量，两组偏心体外圆及内孔尺寸如表1 所示。

在检测平台上测量偏心距及同轴度较为复杂，所以使用三坐标测量仪测量出偏心体外圆相对芯轴内孔的中心距与单个偏心齿轮两组偏心体的同轴度，具体数据如表2 所示。

由测量数据可见，左右偏心体主尺寸不一致。经询问厂家得知右侧偏心体烧伤并进行了两次修复，修复方法为校正原外圆内孔后车削加工，两次装配后均无法正常使用，因此决定返厂大修。

经过对两组偏心齿轮检测数据分析和现场零件查看可得出以下结论：(1)两偏心体外圆出现磨损，右侧偏心体磨损较大；(2)两偏心体相对芯轴孔中心距不相等，在部分情况下相差会达到0.53mm；(3)右侧偏心齿轮两组偏心体偏心距相差较大，且存在较大的相位差；(4)之前修复没有保证四组偏心体的偏心距和相位角一致，是导致压力机无法正常使用的主要原因；(5)拆下滑动轴承后测得偏心齿轮内孔磨损变形不大，但齿轮是否发生变形，齿轮节圆与内孔是否同轴不能保证；(6)偏心齿轮上的两组偏心体外圆相对于齿轮偏心放置，无法在一个工位上一次完成。

此外，在查看压力机其他零件时发现，压力机四根导柱中有一根外圆烧伤严重。从侧面可反映上述结论。

制定修复方案

两件偏心齿轮在原零件上进行修复，为了满足零件正常使用以及压力机的精度，需要保证四组偏心体的偏心距一致，误差在0.02mm 以内，另外还要保证一件偏心齿轮上两组偏心体的同轴度。由于齿轮在两偏心体之间且尺寸较大，在立车上加工时不能一次加工，如何调面校正存在一定难度。还需要检测偏心齿轮节圆与内孔的同轴度，如偏差较大需要进行修复作为后续加工的基准。经过工艺讨论，制定工艺方案如下。

(1)焊接工艺板，制作工装。

在偏心体两侧焊工艺板，位置在偏心外圆中心附近，作为后续工艺板的垫板。提前制作偏心齿轮定位工装，此工装分为上下两层，上层作为轴承孔定位用，制作两块用螺栓和销固定在下层工装上。下层作为偏心外圆定位用，镶于立式车床旋台中心。上下两层工装均留加工量，待进行相应工序时配车如图2 所示。

(2)校正节圆修基准孔。

根据偏心齿轮结构可知，为了保证齿轮正确啮合，齿轮节圆必须与轴承孔同轴，如偏差较大则会导致铜瓦烧伤的情况，所以本工序为加工一侧轴承孔作为工艺基准。本次修复偏心齿轮齿部不需要返修，为了保证加工孔与齿轮节圆同轴加工时需要校正齿轮节圆。齿轮节圆校正困难较大，为了更方便的校正，根据齿轮模数制作了校正销轴固定在齿轮齿面上，上下两端各固定一排，销轴均布在齿轮圆周上8 处。加工前校正齿轮上端面至0.04mm 以内，校正销轴母线高点至0.04mm 以内。校正完成后夹紧工件，修偏心齿轮上端轴承孔至内孔全部见光，测量并记录加工后的内孔尺寸为下道工序使用，车外侧台阶作为加工滑动轴承的校正基准，如图3 所示。

(3)工件调头修反面孔。

此工序是为了保证上下两轴承孔同轴，同时也保证齿轮节圆与两轴承孔同轴。工件下活，调头。根据上道工序记录的轴承孔加工尺寸配车图2 中轴承孔定位工装外圆形成配合尺寸，此时工装外圆与机床旋台同轴。将调头工件加工后的轴承孔安装在定位工装上，校正销轴母线至0.05mm 以内，车另一端轴承孔和台阶外圆至见光，如图4 所示。

(4)焊工艺板、加工工艺校正孔。

此工序加工偏心圆校正孔。完成上述工序后，偏心齿轮的轴承孔已经修复完成保证与齿部节圆同轴。后续工序需保证偏心齿轮的偏心距同时保证两组偏心体同轴。此工序为加工偏心校正孔，在原工艺垫板上焊接另一块工艺板，将工件卧放在工作台上。使用数控龙门加工中心安装寻边器校正加工后的轴承孔至同轴并保证中心线与机床横梁导轨平行，使用寻边器找正两偏心体外圆中心，偏心距取合理位置保证加工余量均分。钻镗偏心校正孔如图5 所示。

(5)加工偏心体外圆。

此工序为加工偏心体外圆。取下图2 中的轴承孔定位板，在偏心圆定位板上加工同偏心体校正孔相同尺寸的销孔，放置一定位销于此孔中，将工件下端的偏心定位孔套在此销轴上，在上端的也插上一根销轴，加工前校正两定位销确定的中心线至0.04mm以内，加工偏心体外圆至整面见光。使用相同方法加工另一侧偏心圆至相同尺寸，如图6 所示。

(6)加工铜轴承。

此工序为加工铜轴承。完成所有偏心体修复工序后冷装铜瓦至轴承孔，校正2、3 步中所加工的两台阶外圆同轴度至0.04mm以内，加工铜瓦内孔至要求。至此单件偏心体的修复工序全部完成，使用相同方法加工第二件偏心体，完成所有修复工作。

修复结果检测

经过以上修复工序完成了两件偏心齿轮的修复工作。本次修复目的是为了保证每件偏心体中的两组偏心圆同轴，两组轴承孔同轴，两组偏心距相同，同时还要保证两件偏心体的各偏心距相等。经过测量上述各组数据如表3 所示。

结束语

此案例偏心齿轮修复效果显著。零件尺寸偏差均满足设计要求，装配后校正精度在各角度时均满足部装要求。但整个修复过程工艺流程较为复杂，转序及定位次数较多，零件加工较繁琐对修复精度有影响。使用此次修复工件进行装配的压力机自交付用户起至今，期间未出现轴瓦发热，铜瓦烧伤等情况。此次修复虽然还有很多不足，但也为类似零件的修复提供了一种思路，相关工艺还需要进一步优化改进，也请各位同行给以批评指正。

 

注：该文章来源互联网，如有侵权请联系删除。【文章来源：《锻造与冲压》2020年第20期 原创： 田理中，孙宗建】