李述榮 來源：《綦齒傳動》
1 前言
焊接作為一種機械加工的重要特殊工藝手段． 已經在我公司的生產當中有了一定的應用。隨著我國汽車工業(yè)的飛速發(fā)展及市場競爭的日趨激烈，用戶對于變速器的要求，不僅只表現(xiàn)在實物質量方面．而必將在品種上也提出新的需求。我公司作為變速器生產的專業(yè)骨干企業(yè)，為了適應市場的這種變化和需求，也必然要在變速器的質量和品種兩方面都有所作為。一些特殊的工藝和設備必將大量地應用于公司的變速器生產中，焊接這種工藝也不例外，必將在公司的生產中得到更廣泛的應用。因此，作為一名焊接工藝人員，在此有必要根據(jù)公司以往產品焊接接頭設計方面存在的一些不足，結合產品實例從工藝的角度就產品焊接接頭設計談談自己的粗淺看法，與設計人員商榷，以利于在未來設計產品結構時，能兼顧產品的焊接加工工藝性。
2 實物舉例及問題分析
焊接加工作為一種特殊工藝，它有其自身獨有的加工特點，其過程實為一種局部的冶金熔煉。因此，要真正掌握和運用好焊接這一特殊工藝，就必須掌握好與此相關的各種知識。如：冶金物理、化學知識；金屬學及熱處理知識；工程力學和材料力學知識；焊接材料、材料焊接以及產品焊接結構和結構生產等方面的知識。產品焊接結構就是討論產品的結構設計和焊接接頭設計的問題，而結構生產則著重討論焊接結構生產過程中的工藝問題。理論和實踐都告訴我們：合理的焊接接頭設計，除了要滿足產品的使用功能和強度要求外，還要具備良好的焊接加工工藝性．以保證在實現(xiàn)使用功能的過程中能夠使用相對簡單的工藝，降低產品的工藝制造成本。同時，焊接方法種類繁多，工藝特點各有不同。因此，在進行焊接接頭設計時，還要考慮現(xiàn)有設備的生產能力和工藝水平。既不要提過高無用而又難于實現(xiàn)的要求，增加產品的工藝制造成本，也不能因為現(xiàn)有設備能力的不足而降低產品的設計要求。要做到合理適當?shù)拇_很難，但作為企業(yè)的工程技術從業(yè)人員，我們必須盡力而為。下面就結合公司現(xiàn)有焊接產品，舉例談一下自己對產品焊接接頭設計的粗淺認識。
2．1 換檔氣缸支座總成的焊接接頭設計
換檔氣缸支座總成的結構如圖1所示．它由支座銷軸和支座底板焊接而成。支座銷軸原圖的焊接接頭設計為凸焊結構，而我公司直到現(xiàn)在也沒有凸焊設備，實際生產也一直是采用的手工電弧焊工藝。如果支座銷軸的生產按圖紙尺寸進行，那么焊接時不但需要專門的焊接定位夾具，而且焊接而成的總成必然是不符合總成圖紙尺寸要求的廢品。當然，事實并非如此，那是因為相關工藝人員在進行零件工藝設計時，就對相關工藝尺寸作了必要的處理。
雖然這種處理保證了總成最終為合格品，但其實物零件對圖紙來說，仍是不合格品；產品圖紙、工藝和實物零件也無法實現(xiàn)統(tǒng)一。如果產品設計人員消化ZF圖紙時，在確保原有總成結構功用的前提下．參照公司現(xiàn)有設備能力和工藝水平，對其焊接接頭進行重新設計：在支座銷軸的焊接端增加一段(如φ10×?，其長度視支座底板的厚度而定)，用于和支座底板焊接時裝配定位；而支座底板只需在對應位置設計一個定位孑L，就能提高總成的焊接加工工藝性，免去一副復雜的焊接夾具，同時使總成的焊接變成輕而易舉的事情，極大地提高焊接生產率，降低總成的工藝制造成本。
2．2 撥叉軸組件I的焊接接頭設計
撥叉軸組件I的結構如圖2所示，它由撥叉軸和搖臂焊接而成。根據(jù)搖臂中心線對撥叉軸鍵槽中心線的夾角α以及搖臂距撥叉軸端面距離A的不同，派生出一系列撥叉軸組件的組件號。這樣，對設計來說，的確是方便了，新增零件號只需往通用圖紙上添加就可以了。但對工藝人員來說，麻煩可能就來了：因為當A≥4mm時，工藝按圖紙保證焊腳高度為4mm的角焊縫沒有問題，做出的產品也能符合圖紙的焊縫標注：但當A≤4mm，甚至為O時(現(xiàn)有產品很多)，可以想見是一種什么情況，不但工藝無法保證角焊縫4mm的焊腳高度，而且其接頭形式根本就不再是角焊縫接頭了，顯然這時圖紙的標注與產品的實際情況是完全不相符的。因為當A=0時，焊接接頭變成了沿撥叉軸圓周的對接接頭，根據(jù)焊縫的“等強度”原則，這時的接頭應設計為帶“V型”坡口的對接接頭形式，也就是說，要保證撥叉軸組件的焊接強度，就必須在撥叉軸軸端和搖臂內圓焊接端分別倒至少3x45。的角。但實際情況是撥叉軸軸端倒1．5x45。角，而搖臂內圓焊接端倒2×6O。角，顯然其焊接強度堪憂，這不能說不是設計時的考慮不周。
2．3 撥叉軸組件Ⅱ的焊接接頭設計
撥叉軸組件Ⅱ的結構如圖3所示，它由撥叉軸和導塊焊接而成．是16檔變速器中的一種撥叉軸組件。試制時，嚴格按照”跟樣”原則生產的撥叉軸和導塊，在裝配焊接時(由于試制量少，未考慮焊接夾具)無法保證43°±30′和359．5+0．2mm，致使產品加工幾經反復(重新投坯，改變工藝路線生產)而延誤工期。但如果在產品設計時，充分利用焊接接頭中撥叉軸槽口的定位作用，最起碼43°±30′的角度要求是不需要任何工藝措施來保證的；剩下一個359．5+0．2mm的尺寸要求，對工藝來說，不是簡單多了嗎?由此可見，一個焊接接頭設計的優(yōu)劣，對其加工工藝性的影響較大。
2．4 低檔同步錐轂與支承板合件的焊接
接頭設計低檔同步錐轂與支承板合件的結構如圖4所示，它由低檔同步錐轂與支承板焊接而成。用于16檔變速器中，與5S一111GP變速器中使用的支承板與同步錐轂組件在結構上幾乎一樣，所以其焊接接頭也設計為氣體保護焊接頭形式，這應該說，按正常工藝生產，保證“跟樣”是沒有問題的。但產品試制時，使用和5S一111GP支承板與同步錐轂組件幾乎一樣的工藝進行焊接的結果卻是同步錐轂上的結合齒嚴重過熱發(fā)藍，這無疑將對產品的使用性能產生一定的影響。
為此．專門對樣品的焊縫及結合齒進行了觀察和分析：一方面并未發(fā)現(xiàn)產品有過熱發(fā)藍現(xiàn)象；另一方面發(fā)現(xiàn)其焊縫在寬度上比我公司焊接的焊縫要寬，而且外觀成型顯“凹”，不象我們的顯“凸”。這只能說明，在焊接本產品時，要么使用了比我公司大得多的焊接規(guī)范(熱輸入量，即焊接電流)，要么使用了加脈沖的氣體保護焊。綜合分析認為，使用的是脈沖氣體保護焊，而這樣的設備我公司目前還沒有。同時，對5S一111GP支承板與同步錐轂組件結構進行認真觀察．發(fā)現(xiàn)其支承板與同步錐轂的結合齒之間有1～2mm的間隔距離，在焊接時，隔斷了熱量的傳播；再加上焊接夾具采用銅質材料，充分利用了其良好的散熱性能，所以才保證了錐轂結合齒在焊接過程中未出現(xiàn)過熱發(fā)藍現(xiàn)象。而本產品的錐轂結合齒是緊貼在支承板上的，且焊接位置與結合齒的距離相對更近，所以盡管同樣采用了銅質材料的焊接夾具，但產品焊接時錐轂結合齒發(fā)生過熱發(fā)藍現(xiàn)象仍然幾乎是不可避免的”正�！爆F(xiàn)象。如果僅從焊接的角度看，也的確是正常的，但產品的使用性能受到了嚴重影響也是不爭的事實。
面對16檔變速器這樣一個公司的方向性產品，如何解決已暴露出的問題，是我們無法回避的。為此，建議將低檔同步錐轂與支承板合件改為如圖5所示的焊接接頭設計，即改氣體保護焊為熱輸入能量密度更集中、熱影響區(qū)更小的電子束焊。一方面國內的其他廠家早就是用的電子束焊接：另一方面電子束焊接也是16檔變速器行星傳動架總成焊接所要求的，并且公司現(xiàn)已購置電子束焊機，有設備保障。盡管在焊接成本上可能略有增加，但至少產品的使用性能能夠得到完全保證。
3 結束語
盡管在公司生產的焊接零件中，存在上述類似問題的還有不少，但不可能在此都一一列舉。通過以上的幾個實例分析，足以說明一個問題，那就是：一個良好的焊接接頭設計，應該是在滿足產品結構的使用功能和強度要求的前提下，最大限度地兼顧產品結構的加工工藝性，同時還要結合現(xiàn)有設備的生產能力和實際工藝水平。只有這樣，才能達到焊接接頭設計預期的良好效果。
