CN113866021A - 一种焊接成型的齿轮盘的焊接性能测试方法及工装 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种焊接成型的齿轮盘的焊接性能测试方法及工装，测试方法包括以下步骤：步骤一，制备第一转接工装和第二转接工装；步骤二，将齿轮盘的第一盘体与第一转接工装连接，第二盘体与第二转接工装连接；步骤三，将连好的组件安装到扭拉试验机上；步骤四，对齿轮盘施加设定的扭矩，保持一定时间后卸载，观察第一盘体和第二盘体的焊缝处是否有脱落、是否出现裂纹，以及焊接面是否发生变形，若上述三种情况均未出现，则判定该齿轮盘的焊接性能合格；若其中任何一种情况出现，均判定该齿轮盘的焊接性能不合格。本发明通过齿轮盘的抗扭转性能来表征焊接性能，可以十分方便的测试齿轮盘的焊接性能，准确判断齿轮盘的焊接性能是否合格。
Description
技术领域
本发明涉及扭矩测试技术领域，具体涉及一种焊接成型的齿轮盘的焊接性能测试方法及工装。
背景技术
汽车自动挡变速箱所使用的齿轮盘一般需要双向啮合，但一体成型的双向啮合的齿轮盘加工难度极大，因此一般采用焊接成型的方法。如图1所示为现有技术中的一种焊接成型的齿轮盘，包括第一盘体10和第二盘体20，第一盘体10包括端板10-1和与端板10-1相连的内齿圈10-2，第二盘体20的外周面上加工有外齿结构，内孔为花键孔20-1，第二盘体20的端面与端板10-1贴合并焊接固定，端板10-1上设置有用于露出花键孔20-1的通孔10-3。
上述齿轮盘采用两部分焊接制成，为了保证产品的使用性能，需要对焊接性能进行测试，目前没有较好的测试方法和工装，无法准确掌握成品的焊接性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种焊接成型的齿轮盘的焊接性能测试方法，以方便对齿轮盘的焊接性能进行测试，准确掌握齿轮盘的焊接性能；本发明的目的还在于提供一种焊接成型的齿轮盘的焊接性能测试工装，以方便对齿轮盘的焊接性能进行测试。
为实现上述目的，本发明中的焊接成型的齿轮盘的焊接性能测试方法采用如下技术方案：
一种焊接成型的齿轮盘的焊接性能测试方法，包括以下步骤：
步骤一，制备第一转接工装和第二转接工装；
步骤二，将齿轮盘的第一盘体与第一转接工装止转连接，同时将齿轮盘的第二盘体与第二转接工装止转连接；
步骤三，将步骤二中连接好的整体组件安装到扭拉试验机上，使第一转接工装与扭拉试验机的第一连接端连接，第二转接工装与扭拉试验机的第二连接端连接；
步骤四，按照齿轮盘的具体使用要求，通过扭拉试验机对齿轮盘施加设定的扭矩，保持一定时间后卸载，观察第一盘体和第二盘体的焊缝处是否有脱落、是否出现裂纹，以及第一盘体和第二盘体的焊接面是否发生变形，若上述三种情况均未出现，则判定该齿轮盘的焊接性能合格；若其中任何一种情况出现，均判定该齿轮盘的焊接性能不合格。
上述技术方案的有益效果在于：本发明提供的测试方法利用第一转接工装和第二转接工装分别与齿轮盘的第一盘体和第二盘体止转连接，从而将连接好的整体组件安装到扭拉试验机上，使第一转接工装与扭拉试验机的第一连接端连接，第二转接工装与扭拉试验机的第二连接端连接，这样就可以通过扭拉试验机对齿轮盘施加设定的扭矩，保持一定时间后卸载，从而模拟了齿轮盘的实际工况，也即模拟了齿轮盘的双向啮合工作状态。
因此，本发明是通过齿轮盘的抗扭转性能来表征焊接性能，如果抗扭转性能合格，则意味着焊接性能合格，否则若焊接性能不合格，则齿轮盘根本无法承受过大的扭矩。因此只需要观察第一盘体和第二盘体的焊缝处是否有脱落、是否出现裂纹，以及第一盘体和第二盘体的焊接面是否发生变形，即可判断齿轮盘的焊接性能是否合格，具体是若上述三种情况均未出现，则判定该齿轮盘的焊接性能合格；若其中任何一种情况出现，均判定该齿轮盘的焊接性能不合格。
综上，本发明提供的测试方法可以十分方便的测试齿轮盘的焊接性能，并且通过扭拉试验机加载扭矩，扭矩值和保持时间可以精确控制，能够根据齿轮盘的具体使用要求，准确判断齿轮盘的焊接性能是否合格。
进一步的，为了方便加工制造，第一转接工装和第二转接工装的制备工艺依次包括棒料下料、热处理、硬度检测和机加工。
进一步的，为了方便下料，采用线切割进行棒料下料。
进一步的，为了保证热处理效果，采用真空炉对棒料进行淬火热处理。
进一步的，为了方便检测硬度，硬度检测时，先将热处理后的棒料表面磨平，然后测量表面洛氏硬度。
进一步的，为了方便机加工，机加工时，按照图纸对棒料进行线切割和数控铣加工。
进一步的，为了保证测试顺利进行，保证工装的使用寿命，第一转接工装和第二转接工装的抗扭性能要高于齿轮盘的抗扭性能。
为实现上述目的，本发明中的焊接成型的齿轮盘的焊接性能测试工装采用如下技术方案：
一种焊接成型的齿轮盘的焊接性能测试工装，包括第一转接工装和第二转接工装；
其中，第一转接工装包括：
外齿盘，用于与齿轮盘的第一盘体的内齿圈止转连接；
方轴，一端与外齿盘相连、另一端用于与扭拉试验机的第一连接端连接；
其中，第二转接工装包括：
花键轴或内齿筒，用于与齿轮盘的第二盘体的花键孔或外齿结构止转连接。
上述技术方案的有益效果在于：本发明提供的测试工装包括第一转接工装和第二转接工装，第一转接工装包括外齿盘和方轴，外齿盘方便与齿轮盘的第一盘体的内齿圈止转连接，方轴方便与扭拉试验机的第一连接端连接；第二转接工装包括花键轴或内齿筒，与第二盘体的花键孔或者是外齿结构止转连接，也即通过两个转接工装的具体结构设计，使得转接工装能够与第一盘体和第二盘体止转连接，进而可以方便地将连接好的整体组件安装到扭拉试验机上，通过扭拉试验机对齿轮盘施加设定的扭矩，保持一定时间后卸载，就可以模拟齿轮盘的实际工况，也即齿轮盘的双向啮合工作状态。
因此，通过第一转接工装和第二转接工装可以将齿轮盘安装到扭拉试验机上，进而检测齿轮盘的抗扭转性能，利用抗扭转性能可以表征焊接性能，如果抗扭转性能合格，则意味着焊接性能合格，否则若焊接性能不合格，则齿轮盘根本无法承受过大的扭矩。因此，利用本发明的测试工装可以十分方便的测试齿轮盘的焊接性能。
进一步，为了方便第二转接工装与扭拉试验机的连接，第二转接工装还包括用于套设在花键轴外部并与花键轴止转连接的方套筒，方套筒用于与扭拉试验机的第二连接端连接。
进一步，为了方便使用，方套筒为六方套筒，方轴为四方轴。
附图说明
图1为现有技术中的一种焊接成型的齿轮盘的立体图；
图中：10、第一盘体；10-1、端板；10-2、内齿圈；10-3、通孔；20、第二盘体；20-1、花键孔；
图2为本发明中焊接成型的齿轮盘的焊接性能测试工装的使用状态图；
图3为图2中第一转接工装的结构图；
图4为图2中花键轴的结构图；
图5为图2中方套筒的结构图。
图中：1、第一转接工装；1-1、方轴；1-2、外齿盘；2、花键轴；3、方套筒；3-1、花键孔。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
本发明中焊接成型的齿轮盘的焊接性能测试工装（以下简称测试工装）的一个实施例如图2所示，包括第一转接工装1和第二转接工装。如图3所示，第一转接工装1包括外齿盘1-2和固定连接在外齿盘1-2上的方轴1-1，结合图1所示，外齿盘1-2用于与齿轮盘的第一盘体10的内齿圈10-2止转连接，外齿盘1-2和内齿圈10-2上的齿均为直齿，止转连接时直接插配在一起即可。方轴1-1为四方轴，方便直接与扭拉试验机的第一连接端连接。
如图2、图4和图5所示，第二转接工装包括花键轴2和方套筒3，花键轴2的一端用于与齿轮盘的第二盘体20的花键孔20-1止转连接，方套筒3套设在花键轴2的另外一端并与花键轴2止转连接，即方套筒3的内孔也为花键孔，方套筒3具体为六方套筒，方便与扭拉试验机的第二连接端连接。
本发明的测试工装包括第一转接工装和第二转接工装，实现与齿轮盘的第一盘体和第二盘体的止转连接，方便将连接好的整体组件安装到扭拉试验机上，通过扭拉试验机对齿轮盘施加设定的扭矩，保持一定时间后卸载，从而可以模拟齿轮盘的实际工况，也即模拟了齿轮盘的双向啮合工作状态。
本发明中焊接成型的齿轮盘的焊接性能测试方法（以下简称测试方法）的实施例包括以下步骤：
步骤一，制备上述测试工装实施例中的第一转接工装1和第二转接工装。
第一转接工装1和第二转接工装的具体结构不再重述，其制备工艺依次包括棒料下料、热处理、硬度检测和机加工。其中，采用线切割进行棒料下料，本实施例中具体是准备基材65Mn，保证第一转接工装和第二转接工装的抗扭性能要高于齿轮盘的抗扭性能，通过线切割下料至合适尺寸：φ120mm*80mm、φ40mm*60mm和φ60mm*40mm，得到三个圆柱形棒料。然后，采用真空炉对棒料进行淬火热处理，具体是真空炉850℃保温6小时+空冷。硬度检测时，先将热处理后的棒料表面磨平，然后测量表面洛氏硬度HRC42~46则符合要求。最后在机加工时，按照图纸对棒料进行线切割和数控铣加工，得到成品的第一转接工装1和第二转接工装，如图2~图5中所示。
步骤二，如图2所示，将齿轮盘的第一盘体10与第一转接工装1止转连接，同时将齿轮盘的第二盘体20与第二转接工装的花键轴2一端止转连接，然后将第二转接工装的方套筒3套装在花键轴2另外一端，并与花键轴2止转连接。
步骤三，将步骤二中连接好的整体组件安装到扭拉试验机上，使第一转接工装1的方轴1-1与扭拉试验机的第一连接端连接，第二转接工装的方套筒3与扭拉试验机的第二连接端连接。
步骤四，按照齿轮盘的具体使用要求，通过扭拉试验机对齿轮盘施加设定的扭矩（本实施例中为1814Nm），保持一定时间（本实施例中为30秒）后卸载，观察第一盘体和第二盘体的焊缝处是否有脱落、是否出现裂纹，以及第一盘体和第二盘体的焊接面是否发生变形，若上述三种情况均未出现，则判定该齿轮盘的焊接性能合格；若其中任何一种情况出现，均判定该齿轮盘的焊接性能不合格。
本发明提供的测试方法利用第一转接工装和第二转接工装将齿轮盘安装到扭拉试验机上，通过扭拉试验机对齿轮盘施加设定的扭矩，从而模拟了齿轮盘的实际工况，也即模拟了齿轮盘的双向啮合工作状态。因此，本发明是通过齿轮盘的抗扭转性能来表征焊接性能，如果抗扭转性能合格，则意味着焊接性能合格，否则若焊接性能不合格，则齿轮盘根本无法承受过大的扭矩，因此十分方便的测试了齿轮盘的焊接性能，且通过扭拉试验机加载扭矩，扭矩值和保持时间可以精确控制，能够根据齿轮盘的具体使用要求，准确判断齿轮盘的焊接性能是否合格。
在焊接成型的齿轮盘的焊接性能测试方法的其他实施例中，两个转接工装的抗扭性能也可等于齿轮盘的抗扭性能。
在焊接成型的齿轮盘的焊接性能测试方法的其他实施例中，两个转接工装的机加工方式可以不是线切割和数控铣，而是普通车铣。
在焊接成型的齿轮盘的焊接性能测试方法的其他实施例中，硬度检测时也可以检测布氏硬度或维氏硬度。
在焊接成型的齿轮盘的焊接性能测试方法的其他实施例中，热处理方式可以不是真空炉，而是普通的加热炉。
在焊接成型的齿轮盘的焊接性能测试方法的其他实施例中，棒料下料方式也可以是普通锯床。
在焊接成型的齿轮盘的焊接性能测试方法的其他实施例中，两个转接工装的制备工艺也可以是下料、锻造、热处理、机加工，或者是铸造、热处理、机加工。
在焊接成型的齿轮盘的焊接性能测试工装的其他实施例中，根据扭拉试验机的具体形式，第二转接工装的方套筒也可以是四方套筒，第一转接工装的方轴也可以是六方轴。
在焊接成型的齿轮盘的焊接性能测试工装的其他实施例中，第二转接工装可以不包括方套筒，而是在花键轴的端部一体加工成型有方轴结构，利用方轴结构直接与扭拉试验机的第二连接端连接。
在焊接成型的齿轮盘的焊接性能测试工装的其他实施例中，第二转接工装不包括花键轴，而是包括内齿筒，内齿筒直接与齿轮盘的第二盘体的外齿结构止转连接，当然此时第二盘体的外齿结构以及内齿筒上的齿需均为直齿。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种焊接成型的齿轮盘的焊接性能测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，制备第一转接工装和第二转接工装；
步骤二，将齿轮盘的第一盘体与第一转接工装止转连接，同时将齿轮盘的第二盘体与第二转接工装止转连接；
步骤三，将步骤二中连接好的整体组件安装到扭拉试验机上，使第一转接工装与扭拉试验机的第一连接端连接，第二转接工装与扭拉试验机的第二连接端连接；
步骤四，按照齿轮盘的具体使用要求，通过扭拉试验机对齿轮盘施加设定的扭矩，保持一定时间后卸载，观察第一盘体和第二盘体的焊缝处是否有脱落、是否出现裂纹，以及第一盘体和第二盘体的焊接面是否发生变形，若上述三种情况均未出现，则判定该齿轮盘的焊接性能合格；若其中任何一种情况出现，均判定该齿轮盘的焊接性能不合格。
2.根据权利要求1所述的焊接成型的齿轮盘的焊接性能测试方法，其特征在于，第一转接工装和第二转接工装的制备工艺依次包括棒料下料、热处理、硬度检测和机加工。
3.根据权利要求2所述的焊接成型的齿轮盘的焊接性能测试方法，其特征在于，采用线切割进行棒料下料。
4.根据权利要求2所述的焊接成型的齿轮盘的焊接性能测试方法，其特征在于，采用真空炉对棒料进行淬火热处理。
5.根据权利要求2所述的焊接成型的齿轮盘的焊接性能测试方法，其特征在于，硬度检测时，先将热处理后的棒料表面磨平，然后测量表面洛氏硬度。
6.根据权利要求2所述的焊接成型的齿轮盘的焊接性能测试方法，其特征在于，机加工时，按照图纸对棒料进行线切割和数控铣加工。
7.根据权利要求1~6任意一项所述的焊接成型的齿轮盘的焊接性能测试方法，其特征在于，第一转接工装和第二转接工装的抗扭性能要高于齿轮盘的抗扭性能。
8.一种焊接成型的齿轮盘的焊接性能测试工装，其特征在于，包括第一转接工装和第二转接工装；
其中，第一转接工装包括：
外齿盘，用于与齿轮盘的第一盘体的内齿圈止转连接；
方轴，一端与外齿盘相连、另一端用于与扭拉试验机的第一连接端连接；
其中，第二转接工装包括：
花键轴或内齿筒，用于与齿轮盘的第二盘体的花键孔或外齿结构止转连接。
9.根据权利要求8所述的焊接成型的齿轮盘的焊接性能测试工装，其特征在于，第二转接工装还包括用于套设在花键轴外部并与花键轴止转连接的方套筒，方套筒用于与扭拉试验机的第二连接端连接。
10.根据权利要求9所述的焊接成型的齿轮盘的焊接性能测试工装，其特征在于，方套筒为六方套筒，方轴为四方轴。
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