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摘要：随着汽车整车及零部件制造工艺的提升，车辆的使用寿命大大增加，但传动系统的故障仍是高里程多发问题，尤其是驱动轴的漏油问题。驱动轴与油封接触面的粗糙度不合格是造成驱动轴高里程漏油的主要因素，本文笔者对影响驱动轴油封档外圆粗糙度的因素进行了研究，并提出了粗糙度优化设计方案。
关键字：粗糙度;砂轮修整频次;砂轮尺寸
中图分类号：G4 文献标识码：A 文章编号：（2021）-9-292
1、驱动轴油封档外圆粗糙度的概述
在零件表面加工时，车铣刨磨等加工方式在零件表面留下了参差不齐的现象，根据表面实际轮廓（图1）波距λ与波高h的比值，小于40为表面粗糙度（图2），大于1000为宏观几何形状误差（图3），介于两者之间的是表面波度误差（图4）。
驱动轴在工作时，油封档外圆与油封过盈配合，表面轮廓的峰顶与油封唇口接触，当产生相对运动时，峰顶的接触将对运动产生摩擦阻力，使零件受损，根据GB/T3505-2000，结合本文研究的驱动轴产品特性，用轮廓算术平均偏差Ra来表示驱动轴油封档外圆粗糙度轮廓的特征。
2、驱动轴油封档外圆粗糙度影响因素
驱动轴的加工工艺为车削、拉花键、磨外圆，其中决定表面粗糙度的是磨外圆环节，主要工艺流程：将驱动轴固定在设备主轴上，启动设备，砂轮进给对驱动轴油封档外圆磨削，每磨削一定数量零件后用金刚笔对砂轮修整。影响粗糙度的主要工艺参数包括砂轮修整频次、砂轮尺寸。
逐个研究工艺参数对粗糙度的影响：
2.1砂轮修整频次，根据某驱动轴加工工艺设定，每加工15个零件，设备金刚笔自动对砂轮进行修整，为分析砂轮修整频次对粗糙度的影响，使用全新500mm砂轮，收集一个修整周期内15个零件的粗糙度数据，并绘制时间序列图。
从一个修整周期内粗糙度的时间序列图可以看出，一个修整周期内，粗糙度波动大，且斜率越来越大。
2.2砂轮动平衡，由于砂轮安装到主轴上后动不平衡量无法检测，直接分析砂轮尺寸及设备的固有动不平衡量对油封档外圆粗糙度的影响。某公司有四套磨削设备，主轴型号和品牌均有差异;使用的砂轮为60目φ500mm砂轮，厚度均匀，砂轮磨损到φ200mm时更换。为验证不同设备及砂轮尺寸对粗糙度的影响，开展如下试验收集数据：
根据双因子方差分析结果得出，磨削设备对粗糙度影响不显著，砂轮尺寸对粗糙度影响显著。
为进一步分析砂轮尺寸与粗糙度的关系，选取一台设备，收集砂轮修整到各尺寸时对应的加工件粗糙度，并对砂轮尺寸与粗糙度进行相关性分析，并拟合砂轮尺寸和粗糙度的方程：粗糙度=0.1972+0.001342*砂轮尺寸。
3、驱动轴表面粗糙度提升方案
根据本文第二段研究结论，金刚笔对砂轮的修整频次及砂轮的尺寸选择对粗糙度影响大，根据产品设计要求、工艺节拍及制造成本，设计最佳工艺方案：
根据2.1结论，在一个砂轮修整周期内，粗糙度随加工件数增加而增大。提高修整频次可以减小粗糙度的波动，但涉及单件加工工时增加。以零件年产量10万要求为例，JPH不得低于35，则可将金刚笔修整频次设定为10件/次。
根据2.2结论，粗糙度值与砂轮尺寸相关性方程：粗糙度=0.1972+0.001342*砂輪尺寸，以粗糙度要求≤Ra0.8为例，砂轮初始尺寸应选择449mm以内，可根据砂轮规格，选择450/400mm砂轮。
4、结束语
本文笔者介绍了在驱动轴油封档表面处理过程中，影响粗糙度的因素及工艺优化设计方案。希望本文对驱动轴此类产品的表面处理工艺设计有所帮助。
参考文献
[1]孙飞豹.汽车传动系传动轴中间支承设计[J].电子制作，2016（12）：26.
南京长安汽车有限公司南京 210000
关键字：粗糙度;砂轮修整频次;砂轮尺寸
中图分类号：G4 文献标识码：A 文章编号：（2021）-9-292
1、驱动轴油封档外圆粗糙度的概述
在零件表面加工时，车铣刨磨等加工方式在零件表面留下了参差不齐的现象，根据表面实际轮廓（图1）波距λ与波高h的比值，小于40为表面粗糙度（图2），大于1000为宏观几何形状误差（图3），介于两者之间的是表面波度误差（图4）。
驱动轴在工作时，油封档外圆与油封过盈配合，表面轮廓的峰顶与油封唇口接触，当产生相对运动时，峰顶的接触将对运动产生摩擦阻力，使零件受损，根据GB/T3505-2000，结合本文研究的驱动轴产品特性，用轮廓算术平均偏差Ra来表示驱动轴油封档外圆粗糙度轮廓的特征。
2、驱动轴油封档外圆粗糙度影响因素
驱动轴的加工工艺为车削、拉花键、磨外圆，其中决定表面粗糙度的是磨外圆环节，主要工艺流程：将驱动轴固定在设备主轴上，启动设备，砂轮进给对驱动轴油封档外圆磨削，每磨削一定数量零件后用金刚笔对砂轮修整。影响粗糙度的主要工艺参数包括砂轮修整频次、砂轮尺寸。
逐个研究工艺参数对粗糙度的影响：
2.1砂轮修整频次，根据某驱动轴加工工艺设定，每加工15个零件，设备金刚笔自动对砂轮进行修整，为分析砂轮修整频次对粗糙度的影响，使用全新500mm砂轮，收集一个修整周期内15个零件的粗糙度数据，并绘制时间序列图。
从一个修整周期内粗糙度的时间序列图可以看出，一个修整周期内，粗糙度波动大，且斜率越来越大。
2.2砂轮动平衡，由于砂轮安装到主轴上后动不平衡量无法检测，直接分析砂轮尺寸及设备的固有动不平衡量对油封档外圆粗糙度的影响。某公司有四套磨削设备，主轴型号和品牌均有差异;使用的砂轮为60目φ500mm砂轮，厚度均匀，砂轮磨损到φ200mm时更换。为验证不同设备及砂轮尺寸对粗糙度的影响，开展如下试验收集数据：
根据双因子方差分析结果得出，磨削设备对粗糙度影响不显著，砂轮尺寸对粗糙度影响显著。
为进一步分析砂轮尺寸与粗糙度的关系，选取一台设备，收集砂轮修整到各尺寸时对应的加工件粗糙度，并对砂轮尺寸与粗糙度进行相关性分析，并拟合砂轮尺寸和粗糙度的方程：粗糙度=0.1972+0.001342*砂轮尺寸。
3、驱动轴表面粗糙度提升方案
根据本文第二段研究结论，金刚笔对砂轮的修整频次及砂轮的尺寸选择对粗糙度影响大，根据产品设计要求、工艺节拍及制造成本，设计最佳工艺方案：
根据2.1结论，在一个砂轮修整周期内，粗糙度随加工件数增加而增大。提高修整频次可以减小粗糙度的波动，但涉及单件加工工时增加。以零件年产量10万要求为例，JPH不得低于35，则可将金刚笔修整频次设定为10件/次。
根据2.2结论，粗糙度值与砂轮尺寸相关性方程：粗糙度=0.1972+0.001342*砂輪尺寸，以粗糙度要求≤Ra0.8为例，砂轮初始尺寸应选择449mm以内，可根据砂轮规格，选择450/400mm砂轮。
4、结束语
本文笔者介绍了在驱动轴油封档表面处理过程中，影响粗糙度的因素及工艺优化设计方案。希望本文对驱动轴此类产品的表面处理工艺设计有所帮助。
参考文献
[1]孙飞豹.汽车传动系传动轴中间支承设计[J].电子制作，2016（12）：26.
南京长安汽车有限公司南京 210000