HXN3机车齿轮箱焊接变形的控制.doc

薄壁敞开式齿轮箱体焊接变形的控制 摘要 本文针对4400马力型内燃调车机车齿轮箱体,这种薄壁敞开式箱型结构，焊接变形难以控制，不能满足图纸要求，已经影响到产品的总装性能的状况，通过对其容易产生焊接变形的各种状况进行细致分析，利用焊接变形理论，找出影响焊接变形的各种因素，并根据科研生产经验及预先估测可能产生的焊接残余变形，制定出合理的焊接工艺措施，并制作了相应的工装胎具，从而有效地控制焊接变形，确保了齿轮箱的装配质量，满足了产品整体性能要求。 This article introduce the welding sequence and how to control the welding distortion of the gear box of diesel Engine Locomotive HXN3 according as the welding distortion theory and making gear box assembly fixture ,In order to insure good quality of welding gear box body and the requirement of manufacture gear box of diesel Engine Locomotive HXN3 关键词： 薄壁敞开式箱型结构 焊接变形 有效控制 Keyword: thin open box style structure welding distortion control distortion 0 前 言 该薄壁敞开式箱型齿轮箱,用于我公司生产的4400马力大功率内燃机车转向架上,是由上箱体和下箱体组成的，但上下箱体的结构形式基本一致，因而我们将上下箱体均称为齿轮箱体,是机车转向架上的重要部件，它前联牵引装置，后接驱动装置,将传感器、限位器、控制器等机、电技术集于一身。在生产中，由于设计结构的特点，齿轮箱体与齿轮的相对空间距离较小，工件一旦出现变形超差，将导致齿轮与齿轮箱体的接磨，和润滑油的不均匀流动，从而影响对齿轮的润滑效果，矫正的工作量比焊接工作量还要大，而且校正后也难以保证产品图要求。在实际产品生产中，由于焊接热输入量，经常使产品出现局部变形，在现场经常是通过火焰加热、机械作用力、修锉或补焊机加工余量，才能达到产品的图纸尺寸要求，实现与其它相关部件的装配联接，这种情况这不但严重影响生产进度，同时也难以保证产品质量。这种生产模式只可勉强用于应付单件小批量生产，不能适应定型产品的批量生产需要。为保质保量按时完成HXN3型机车齿轮箱的批量生产任务，在产品的技术准备中，根据齿轮箱体的结构特点及小批量生产时出现的问题，结合焊接变形理论，采取必要的控制焊接变形措施，并结合生产，制造了必要的工装，确保了定型产品焊接质量的稳定性，为顺利实现HXN3型机车齿轮箱的后续加工奠定了基础。 下面通过对HXN3机车齿轮箱体结构进行分析，结合焊接变形理论，就定型产品焊接工艺、工装设计等做如下阐述。HXN3机车齿轮箱体分为上箱体和下箱体，结构基本一致，我们以下箱体焊接情况加以说明。 1 本体结构特点 该结构本体简图如图一所示。其外轮廓尺寸是长1376、高177、宽422的箱型开放式结构。整体结构特点主要表现为： (1) 外轮廓尺寸较大、板料薄(只有3毫米)、箱体上侧为开口式，左、右板窗口面积超过本体面积，箱体内无支筋，结构刚性极差。 (2) 焊缝在结构上布置不对称，上部焊缝少，下部焊缝多，前部焊缝少，后部焊缝多。 (3) 结构横截面尺寸小，前侧、上侧不封闭，左、右板窗口大，也近乎不封闭。 (4) 长直焊缝多，薄板壁的内、外侧还焊有许多零、部件，焊接量很大。 图一 HXN3型内燃机车齿轮箱体结构简图 2. 齿轮箱体焊接变形分析及加工难点 (1) 能否保证箱体左侧板和右侧板之间177 0.5尺寸是其生产制造的关键，而这个关键尺寸的保证要靠焊接来保证，由于其本体为中间无支筋的箱式敞开式结构,又无对位基准，组对难度大，焊后箱体左侧板、右侧板极容易发生偏移，产生较大的扭曲变形及收缩变形，影响产品整体性能。在已往的生产中，由于组成箱体的材料为经调质的低合金结构钢Q345E，加之结构的特殊性，使该工件的弹性变形反应明显，导致焊后进行了大量复杂的矫正工作，其矫正工作量甚至超过了焊接工作量。另外，由于扭曲变形的影响，箱体左、右板之间422尺寸常伴有局部超差，加之待加工处留余量小，导致后续的机械加工余量不足，需补焊后加工，才能满足图纸要求，这是定型产品生产所不能允许的。 (2) 如无工艺措施，就无法保证箱体的底板与左侧板、右侧板之间的准确装配，焊前已经对位不准确，焊后