牛恩來

（東風商用車技術中心）

橋殼是車輛行駛系的主要組成件之一，其應具有足夠的強度、剛度以及質量小的特點。重型車橋橋殼從結構上可分為整體式橋殼和分段式橋殼兩類；整體式橋殼（見圖1a）在鑄造工藝和機械加工方面對設備及工藝要求高而很少被設計者采用；分段式橋殼（見圖1b）是由鑄造橋殼中間部分與兩端軸頭組裝而成，橋殼的分段使其局部幾何尺寸減小，解決了鑄造過程中砂型制作難以及對鑄造設備要求高等技術難點，同時也降低了對機械加工設備行程方面的要求，產品設計師常采用此種結構，本文主要對分段式橋殼軸頭的熱裝工藝進行研究，設計出Z優裝配工藝。

圖1  橋殼示意

1.分段式橋殼的熱裝方式

目前分段式橋殼其兩端軸頭的組裝采用橋殼爐中局部加熱和局部感應加熱兩種方法，這兩種加熱方法各有利弊，共同點都是將橋殼局部加熱使其膨脹，然后將軸頭插入橋殼中，冷卻后橋殼局部收縮使橋殼和軸頭達到過盈配合，Z終實現分段式橋殼組裝的目的。

（1）爐中局部加熱  爐中加熱需要將橋殼局部裝入爐中加熱，此工藝生產效率低、能耗大，成本高，工作現場的操作難度比較大，生產節拍慢且很難作為單一工序并入零部件生產線中，但是零件局部溫度一致性比較容易控制，一般情況下生產線上不采用此種加熱裝配工藝。

（2）局部感應加熱  感應加熱速度快，能耗低、操作方便，加熱溫度也便于控制，可作為單一工序并入零部件生產線中，表面上分析可以克服爐中局部加熱的一些缺點，在實際生產中也有一些應用，但目前的橋殼局部感應加熱技術采用感應器外圈加熱的方法，此種外圈局部感應加熱熱裝的方法有一定的局限性；對于結構簡單比較的橋殼，外圈感應加熱（見圖2）可以滿足裝配技術要求，而對于結構形狀復雜的特殊橋殼，如我公司某橋殼帶有直徑較大的法蘭，外圈感應加熱就非常不能滿足需求，因為在感應加熱過程中當橋殼基體達到所需溫度時，法蘭的溫度已經很高甚至超出相變溫度，這是感應加熱中的臨近效應所致，橋殼的特殊結構導致大直徑法蘭和感應器之間的間隙小，有時會出現法蘭溫度過高，但橋殼基體溫度很難達到熱裝所需要溫度的情況，這將直接導致產品報廢。

圖2 橋殼外圈感應加熱示意

在實際生產熱裝配過程中，當局部感應溫度很高時，法蘭及軸孔等部位外表面組織發生變化，出現少量淬火組織或改變組織比例等進而導致產品性能下降無法滿足產品技術要求，難以保證分段式橋殼整體質量的可靠性及穩定性。某類型橋殼試制時使用外圈感應加熱在早期臺架試驗中發生斷裂就是溫度過高引起組織發生變化導致的。綜上分析對分段式橋殼的熱裝采用局部感應外圈加熱存在一定的局限性，應對工藝進行進一步改進優化。

2.局部感應加熱工藝優化

針對以上分析分段式橋殼的熱裝方式——局部感應外圈加熱存在一定的局限性及分段式橋殼的裝配特點，提出采用了橋殼內置感應器加熱，即直接對橋殼內孔裝配面進行加熱后直接熱裝的方案，如圖3所示；橋殼內孔加熱能夠更精確的控制內孔加熱溫度、熱膨脹量，滿足過盈裝配需求，同時確保橋殼外表面不因直接加熱溫度過高產生組織轉變而導致的性能下降，采用橋殼內孔加熱，使加熱溫度更加均勻，裝配質量得以保證。

圖3 橋殼內孔感應加熱示意

（1）內孔加熱感應器的設計

根據橋殼的內孔結構及加熱尺寸，一般采用內孔分三段或者四段同時感應加熱（見圖4），并在感應器兩端加裝定位及導向裝置，保證橋殼基體加熱溫度均勻，熱膨脹量一致，實現既保證裝配質量，又不降低橋殼的強度。實際裝配過程中可根據橋殼外部結構尺寸適當調整感應器有效圈的間距以及感應器與橋殼內孔表面的間距，使橋殼加熱溫度更為均勻，在加熱過程中如果條件允許能使橋殼轉動，溫度均勻性效果會更好。

圖4 橋殼內孔加熱感應器示意

（2）內孔加熱參數

通過內孔感應加熱方式實現熱裝，在不同截面上，感應器有效圈與橋殼內孔表面的間隙為5~8mm。根據軸頭與橋殼裝配公差以及相變的溫度控制確定Z終熱裝溫度；為保證測量感應加熱溫度的準確性，在工藝制定及參數調整時采用預埋熱電偶與雷泰紅外測溫儀共同測量，以熱電偶為準校準紅外測溫儀測量數值?但在實際生產時利用工藝參數保證溫度范圍，僅用紅外測溫儀監控即可。

同時查閱相關資料，感應加熱內孔膨脹量可由下面的公式計算

△d=ad₀（t₁-t₀）

式中 a——線膨脹系數，取1.25×10^-5/℃；

d₀——橋殼裝配內孔尺寸，mm；

t₁——裝配所需的Z高溫度，℃；

t₀——加熱前溫度，一般取室溫，℃。

（3）實際應用及熱裝效果

以公司某鑄造分體式橋殼為例，內孔感應加熱熱裝的相關加熱參數為：電壓340V，電流270A，匝比8