十字軸式萬向聯(lián)軸器的關(guān)節(jié)建模及工藝分析

隨著機(jī)械行業(yè)的發(fā)展，作為礦山、運(yùn)輸、造紙等行業(yè)設(shè)備上重要基礎(chǔ)件之一的十字軸式萬向聯(lián)軸器正慢慢替代傳統(tǒng)的十字滑塊聯(lián)軸器、齒式聯(lián)軸器等。十字軸式萬向聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)由起初的SWP型（軸承座剖分式）、SWZ型（整體軸承座式）發(fā)展到目前的SWC型。SWC型又稱整體叉頭式，其為無螺栓結(jié)構(gòu)，軸承固定不用螺栓，避免了因螺栓剪斷而破壞的薄弱環(huán)節(jié)，延長使用壽命，便于維護(hù)，適用于各種重型機(jī)械，可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)不在同一軸線上的傳動(dòng)軸系聯(lián)接，此外，它還具有角度補(bǔ)償能力大、傳動(dòng)效果好等優(yōu)點(diǎn)。1SWC型萬向聯(lián)軸器的關(guān)節(jié)三維實(shí)體建模關(guān)節(jié)是SWC型十字軸式萬向聯(lián)軸器的關(guān)鍵部件，它主要由法蘭叉頭和十字軸組成，這些零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此給建模帶來了困難，下面以法蘭叉頭為例來說明其建模過程。法蘭叉頭包含一些復(fù)雜曲面，其曲面部分是建模的難點(diǎn)，利用Solidworks[2]平臺能夠完成法蘭叉頭的建模，具體步驟為：（1）依次通過拉伸（法蘭盤）、旋轉(zhuǎn)（叉頭整體）、切除（叉頭內(nèi)腔和軸承孔）、旋轉(zhuǎn)切除（傾角余量）、切除（叉頭側(cè)面外形），（2）使用“掃描切除及鏡向”特征頂部圓弧面和底部窩，由于兩個(gè)法蘭叉在其底座部分與相對應(yīng)的另一個(gè)法蘭叉頂部相互成鎖緊型結(jié)合（見裝配圖），所以底部窩是用頂部相關(guān)尺寸切除；（3）經(jīng)過適當(dāng)?shù)男藜簦ㄌm叉頭的造型，。此外，法蘭端部可以制成端面鍵或端面齒，便于其底座與減速機(jī)（或等速機(jī)）輸出軸的法蘭接座連接。同樣使用Solidworks相關(guān)特征，可十字軸的三維實(shí)體模型。然后在Solidworks平臺下進(jìn)行裝配干涉操作，當(dāng)發(fā)現(xiàn)叉頭之間或叉頭與十字軸發(fā)生空間沖突時(shí)，可以在Solidworks樹形圖上雙擊需要修改的零件，直接切換到零件設(shè)計(jì)平臺并進(jìn)行修改，這就是參數(shù)化實(shí)體建模的優(yōu)點(diǎn)。

法蘭叉頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要由法蘭盤、叉頭內(nèi)腔、軸承孔、頂部圓弧、底部窩組成，使用時(shí)其法蘭底座與減速機(jī)（或等速機(jī)）輸出軸的法蘭接座的法蘭及工作端的法蘭通過端面鍵或端面齒相嚙合并用螺栓緊固達(dá)到連接，從而實(shí)現(xiàn)萬向聯(lián)軸器傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的目的。裝配時(shí)兩個(gè)法蘭叉配套使用，即將一個(gè)十字軸裝在兩個(gè)交錯(cuò)成0度布置的法蘭叉內(nèi)。法蘭叉的主要加工內(nèi)容為：軸承孔、端面齒、法蘭盤等（其余加工內(nèi)容由外協(xié)負(fù)責(zé)處理），加工工藝主要有：鑄造、噴丸→粗車（頂部工藝外圓、法蘭端面）→粗鏜軸承孔→精車（叉頭外圓、法蘭外圓）→銑端面齒→粗鏜及精鏜軸承孔（粗鏜、精鏜軸承孔時(shí)均以法蘭外圓為基準(zhǔn)）。十字軸十字軸是實(shí)現(xiàn)變角度動(dòng)力傳遞，改變傳動(dòng)軸線方向的位置，是十字軸式萬向聯(lián)軸器關(guān)節(jié)中的重要部件。它包括兩個(gè)相錯(cuò)0度的軸頭結(jié)構(gòu)，兩個(gè)軸頭結(jié)構(gòu)的軸頭相互錯(cuò)位成10度，在一個(gè)共同的軸線上，平面是相互平行的。十字軸毛坯件為鍛件，比較難加工，加工工藝過程復(fù)雜，主要加工四個(gè)軸頸圓端面（四個(gè)軸頸端面需要車平且通過打表實(shí)現(xiàn)兩兩關(guān)于中心對稱）、上下平面、軸頸端面以及臺肩根部圓角表面。加工工藝主要有:鍛造并正火處理→粗車→立車（以毛坯的四個(gè)軸頸為粗基準(zhǔn)車工藝基準(zhǔn)孔）→鏜（以工藝基準(zhǔn)孔為精基準(zhǔn)銑四軸頸端面）→鉆四個(gè)通孔（鉆通孔目的：從其中一個(gè)孔打油，油可以從其它油口冒出，起到潤滑作用，另外，便于熱處理使十字軸性能→車（車工藝臺階、軸頸外圓及臺肩根部圓角、沉臺）→滲碳淬火→磨工藝外圓→精車軸頸端面→著色探傷（不允許有裂紋存在），其中夾具中的零件有：心軸、開口墊圈、擋銷、定位板、鉆套、鉆模板等。此外，十字軸臺肩根部圓角不應(yīng)太小，避免應(yīng)力集中（1）法蘭叉頭與十字軸的三維實(shí)體結(jié)構(gòu)圖可以作為進(jìn)一步優(yōu)化關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)；法蘭叉頭和十字軸的加工工藝較為復(fù)雜、工序較多，需嚴(yán)格控制加工過程，十字軸式萬向聯(lián)軸器傳遞動(dòng)力的平穩(wěn)性。