液压安全联轴器联接套的加工工艺的制作方法

本发明涉及一种联轴器的加工工艺，尤其是一种液压安全联轴器联接套的加工工艺，属于联轴器加工技术领域。

背景技术：

随着技术的发展，越来越注重新型联轴器的应用，并且对安全性、耐用性和可靠性提出了更高的要求。液压安全联轴器作为新型的联轴器，具有结构紧凑、重量轻、转动惯量小以及易于组装的优点，还可与其他传动原件组合使用，如鼓形齿式联轴器、十字轴式万向联轴器、挠性联轴器、齿轮与轴的联结等，均可实现联结、固定、传递转矩和过载安全保护的作用。因此，液压安全联轴器在设备传动系统中具有很大的实用价值和现实意义。

液压安全联轴器是由一个有中间油腔的联接套、剪切管、剪切环等零件组成。工作原理是联接套注入高压油以后，联接套的外套向外扩张，并靠摩擦与轮毂（用户机构）锁紧，而内套则向内压缩同轴抱紧，这样就可以传递与液压成正比的转矩。当传递转矩超过预定转矩时，则联接套在轴上产生相对滑动，剪切管被固定在轴上的剪切环剪断，油压将瞬间释放松弛，同时储存在槽与密封之间的润滑油会很快的扩散到轴和联接套之间，就像滑动轴承一样工作。通过更换新的剪切管，重新注入高压油，即可迅速的恢复工作，继续运转。保证了动力设备和用户机构运转的安全。

液压安全联轴器的联接套是由内套和外套构成，在中间形成油腔，如图1所示。由于油腔需要承受高压，因此油腔的密封加工是液压安全联轴器生产的关键。常规的采用密封装配在内套和外套间形成油腔，但其密封结构复杂，运转中可靠性较低，采用密封装配的原因还在于联接套的内套和外套壁较薄，无法克服焊接过程所造成的形变。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种焊接进行液压安全联轴器联接套的加工工艺，以降低联接套内套和外套组成油腔的加工难度，并保证焊接的质量，满足高压工况的需求。

本发明采用的技术方案如下：

一种液压安全联轴器联接套的加工工艺，该联轴器联接套包括内套和外套，所述内套和外套装配成整体并在之间形成油腔，外套上设置有与油腔相连通的剪切管孔和进油孔，该联轴器联接套的加工工艺包括如下步骤：

A、独立加工内套和外套，并使内套和外套装配后之间可形成油腔，内套的内侧面和外套的外侧面均预留加工余量，且在外套上的油腔对应位置加工出一个径向贯穿的气孔；

B、将内套装配于外套内，然后再从两端部对内套和外套焊接，使内套和外套装配成具有油腔的整体结构；

C、对气孔进行封堵；

D、在外套上加工剪切管孔和进油孔;

E、将焊接成整体的内套和外套进行内侧面和外侧面的精加工，以去除焊接过程的形变量，保证内侧面和外侧面的同心度。

进一步的，步骤B中，在内套和外套的焊接位置开设坡口，焊接前进行点焊定位。

进一步的，所述内套和外套为25CrMo材质，焊接过程如下：焊接前将焊缝预热至250-300℃，在第一层焊缝上、下两处打底焊，再进行全位置堆焊，焊接完成后对焊缝加热至350-400℃进行去氢处理，最后低温回火消应处理。

进一步的，所述气孔加工成具有分段的结构，沿深度方向分别为第一段和第二段，其中第二段的直径小于第一段的直径，且第一段设置有内螺纹。

进一步的，所述步骤C过程如下：在气孔内放置钢球，钢球的直径大于第二段直径而小于第一段直径，采用螺柱顶紧钢球以对气孔进行封堵，并从气孔的外端进行再次焊接封堵。

进一步的，所述剪切管孔位于外套的径向，进油孔位于剪切管孔的侧向与剪切管孔连通，将剪切管孔加工成具有分段的结构，沿深度方向分别为螺纹段、圆形密封段、锥形密封段和中心孔，进油孔与剪切管孔圆形段的下端相连通，剪切管孔通过以下步骤加工而成:

（a）确定外套上的剪切管孔的加工位置；

（b）将联轴器联接套装配于工作台上，锁定工作台和钻具，依次加工中心孔、螺纹段底孔、锥形段和圆形段，并对螺纹段攻丝。

进一步的，所述步骤（b）还包括用研磨棒对锥形段进行研磨和修正。

进一步的，所述锥形段的锥角为118°。

进一步的，还包括在步骤D的剪切管孔和进油孔加工完成后，对油腔（3）进行检漏测试。

进一步的，所述气孔开设于外套的厚壁位置。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

（1）该液压安全联轴器联接套的加工工艺，通过加工过程和顺序的优化，实现了联接套内套和外套的焊接装配，通过先焊接再精加工联接套内外侧的工艺，避免了焊接过程易导致的内套和外套的形变；

（2）通过在外套开设气孔的设计，使得焊接过程中的高温气体可通过气孔排除，避免了密封焊接腔体过程中油腔内气体膨胀导致的焊缝缺陷，提高了焊接的质量，保证了焊缝的可靠性和稳定性，同时独特的气孔封堵结构设计，使得其密封效果可靠；

（3）本发明采用了特殊的剪切管孔结构设计，保证了其良好的密封能力，而剪切管孔的加工工序位于气孔封堵之后，避免了内套和外套焊接、气孔封堵焊接过程中对剪切管孔造成热形变，保证了其密封效果；

（4）通过焊接实现内套和外套的装配，结构简单、加工快捷，有利于高精度联接套的实现，且通过该工艺下的联轴器具有结构可靠性高的优点。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明液压安全联轴器的结构及安装示意简图；

图2是本发明液压安全联轴器图1中A点受液压力示意图；

图3是本发明液压安全联轴器联接套剪切管孔和进油孔结构示意图；

图4是本发明液压安全联轴器联接套的外套气孔结构示意图。

图中标记：1-内套、2-外套、3-油腔、4-剪切管孔、41-螺纹段、42-圆形密封段、43-锥形密封段、44-中心孔、5-进油孔、6-气孔、61-第一段、62-第二段、63-钢球、64-螺柱、65-焊接封堵点、7-剪切管、8-剪切环、9-原动轴、10-用户机构、11-焊缝。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例

本发明的液压安全联轴器联接套的加工工艺，该联轴器和安装结构如图1所示，包括联接套、位于联接套内的原动轴9和位于联接套外的用户机构10，联接套包括内套1和外套2，内套1和外套2装配成整体并在之间形成油腔3，外套2上设置有与油腔3相连通的剪切管孔4和进油孔5，其工作过程如下：通过进油孔5将高压油进入油腔3，并用剪切管孔4内的剪切管7实现油压的锁定，油压作用下内套1和外套2的向内对原动轴9和向外对用户机构10进行抱紧，其受力过程如图2所述，实现联接。当传递转矩超过预定转矩时，则联接套在轴上产生相对滑动，剪切管7被固定在轴上的剪切环8剪断，油压将瞬间释放松弛。

液压安全联轴器的联接套包括内套1和外套2，内套1和外套2装配成整体并在之间形成油腔3，该联轴器联接套的加工工艺包括如下步骤：

A、独立加工内套1和外套2，并使内套1和外套2装配后之间可形成油腔3，内套1的内侧面和外套2的外侧面均预留加工余量，且在外套1上的油腔3对应位置加工出一个径向贯穿的气孔6；

B、将内套1装配于外套2内，然后再从两端部对内套1和外套2焊接，形成环形的焊缝11，使内套1和外套2装配成具有油腔3的整体结构；

C、对气孔6进行封堵；

D、在外套2上加工剪切管孔4和进油孔5;

E、将焊接成整体的内套1和外套2进行内侧面和外侧面的精加工，以去除焊接过程的形变量，保证内侧面和外侧面的同心度。而得到液压安全联轴器的联接套。

本发明中，在焊接之前，先独立加工出内套1和外套2，并在内套1的内侧面和外套2外侧面预留加工余量，以通过焊接后进行精加工的方式去除焊接过程中导致的内套1和外套2的形变，保证整个联接套的加工精度；另外在焊接前外套2上开设有一个气孔，其目的是在焊接过程中产生的高温高压气体通过气孔排除，避免对焊缝产生缺陷，提高焊接质量；外套2上加工剪切管孔4和进油孔5工序是在焊接和对气孔6进行封堵之后，其目的在于避免气孔6封堵过程的焊接剪切管孔4和进油孔5（特别是剪切管孔4）造成形变，而影响密封精度。较优的，内套1和外套2间的油腔3也预留有焊接形变量。

精加工过程还包括在内套1的内侧面加工出螺旋型油槽，螺旋型油槽的作用是提高在过载以后内套1和原动轴9间的润滑效果。

具体的，在步骤B焊接之前，需要对内套1、外套2用棒砂轮将毛刺打磨干净，然后用棉纱将内、外套油渍擦干净，焊接前的内套、外套组装过程时，焊缝位置的根部上下两处要求平整，不得有错边。

在步骤B中，在内套1和外套2的焊接位置开设坡口，并焊接前进行点焊定位。

在具体实施中，内套1和外套2为25CrMo材质，焊接的电焊条选用：牌号 奥307，规格：φ2.5mm、φ3.2 mm、φ4 mm。

其中：φ2.5规格的焊接电流为70-90A，φ3.2 mm规格的焊接电流为90-120A，φ4 mm规格的焊接电流为120-180A，以提高焊缝的质量。

焊接过程如下：

焊接前将焊缝预热至250-300℃，根据坡口大小选择焊条直径，用φ2.5 mm焊条（在第一层焊缝上、下两处打底焊，用刨锤将药皮清除干净），再φ4 mm焊条进行全位置堆焊；焊接走条时手要平稳，不宜作太大的摆动，每焊一层后，将药皮清除干净，焊接每一层不得有气孔、夹渣，如出现立即用砂轮或扁铲清除掉，再进行下一步的焊接；焊缝表面如有咬边（焊缝边缘凹于母材），采用φ2.5 mm或φ3.2 mm焊条补平；焊接完成后对焊缝加热至350-400℃进行去氢处理，冷却后将焊缝表面清除干净；最后低温回火消应处理。还包括常规的对焊缝粗加工平整后，进行无损探伤。

基于上述实施过程，在另一实施方式中对气孔进行独立设计和加工，气孔6加工成具有分段的结构，如图4所示，沿深度方向分别为第一段61和第二段62，其中第二段62的直径小于第一段61的直径，且第一段61设置有内螺纹。

在上述的气孔设计中，步骤C的封堵过程如下：在气孔6内放置钢球63，钢球的直径大于第二段62直径而小于第一段61直径，采用螺柱64顶紧钢球63以对气孔6进行封堵，并从气孔6的外端进行再次焊接封堵形成焊接封堵点65。此气孔6的目的在于提高气孔密封的可靠性和安全性，一般的，气孔6是开设于外套1的厚壁位置。由于气孔的面积不大，同时通过气孔6的分段结构，并内放置钢球63通过螺柱64进行封堵，在焊接过程中可以有效的避免对焊接封堵点65造成影响，另外由于和内套和外套已经充分冷却，而不会对内外套的焊接位置产生不利影响。

基于上述实施过程，在另一实施方式中对剪切管孔4和进油孔5进行进一步的优化设计，剪切管孔4是位于外套2的径向，进油孔5位于剪切管孔4的侧向与剪切管孔4连通，将剪切管孔4加工成具有分段的结构，沿深度方向分别为螺纹段41、圆形密封段42、锥形密封段43和中心孔44，进油孔5与剪切管孔4圆形段42的下端相连通，如图3所示。

本实施方式中，剪切管孔4采用两级密封。剪切管孔4的锥形密封段43和剪切管7端面的接触圆线-密封线密封，剪切管7通过螺纹与螺纹段41适配将其压合在锥形密封段43的坠面，形成一个圆密封线；为确保密封可靠，锥形密封段43的上方还设只有圆形密封段42，该圆形密封段42可配合设置在剪切管7的密封圈72和密封挡环71形成自密封，在高压油的作用下使o型的密封圈72挤压胀紧在内外壁上，而密封挡环71的作用是靠胀紧在孔壁，消除两者之间的间隙，防止密封圈72挤入间隙而破坏、失效。设计时密封挡环71的外圆为过盈配合且不能倒角，材料为聚四氟乙烯。剪切管7密闭后，密封圈72和密封挡环71是位于进油孔5与圆形密封段42交汇处的上方。

该结构可以保证剪切管孔4在高压状态下密封的可靠性，但具有加工难度高的特点，这种圆密封线的密封结构使得整个剪切管孔4的各段同心度要求高，在本发明通过工艺优化，剪切管孔4通过以下步骤加工而成:

（a）确定外套2上的剪切管孔4的加工位置，具体的：按外径划中心线及其找正剪切管孔4的加工线，再用多齿分度盘装夹，按外径及中心十字线找正同心度、平行度，找正剪切管孔4圆后，再加工装剪切管孔；

（b）将联轴器联接套的装配于工作台上，找正后锁定工作台和钻具，依次加工中心孔44、换装钻头加工螺纹段41底孔、换装钻头加工锥形段43、最后换装钻头加工圆形段42，并对螺纹段41攻丝。

在钻孔的过程中，钻孔的深度以工作台的手柄刻度计算。钻锥形段43时，至深度尺寸位置后再空转片刻，以锥形段43的光洁度（钻头两边切削刃打磨对称，并用油石打光切削刃）。在完成剪切管孔4加工后再加工进油孔5.

由于在整个过程中不再进行钻头和工作台的调节，仅进行钻孔钻头的更换，有效的保证了剪切管孔4上各段的同心度。

为了进一步的提高锥形段43质量，步骤b还包括用研磨棒对锥形段43进行研磨和修正。

本发明中，将锥形段43的锥角设计为118°，该角度下的锥角有利于其密封能力的提高。

在本发明中，还包括在步骤D的剪切管孔4和进油孔5加工完成后，对油腔3进行检漏测试，完成检漏测试后再进行内外套的精加工。检漏测试步骤如下：

（a）将联轴器联接套安装于模拟的原动轴9和模拟的用户机构10上，通过油孔给联轴器加压，加压时按试验压力分初、中、高三级进行，每级停压3-5分钟后再升压；

（b）达试验压力后，将剪切管7关闭，到达预紧力矩，然后将进油接头卸下；

（c）保压24小时，压力可允许随温度的升降而波动±0.5MPa，即为合格 。

本发明的该液压安全联轴器联接套的加工工艺，通过加工过程和顺序的优化，实现了联接套内套和外套的焊接装配，通过先焊接再精加工联接套内外侧的工艺，避免了焊接过程易导致的内套和外套的形变；通过在外套开设气孔的设计，使得焊接过程中的高温气体可通过气孔排除，避免了密封焊接腔体的过程中气体膨胀导致焊缝缺陷，提高了焊接的质量，保证了焊缝的可靠性和稳定性，同时独特的气孔封堵结构设计，使得其密封效果可靠；另外，本发明采用了特殊的剪切管孔结构设计，保证了其良好的密封能力，而剪切管孔的加工工序位于气孔封堵之后，避免了内套和外套焊接、气孔封堵焊接过程中对剪切管孔造成热形变，保证了其密封效果。

通过焊接实现内套和外套的装配，结构简单、加工快捷，有利于高精度联接套的实现，且通过该工艺下的联轴器具有结构可靠性高的优点。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。