萬向節新型外圈底厚加工工藝改進

萬向集團公司技術中心 （浙江杭州 311215） 楊金芳 朱文剛 白 宇 徐建忠

萬向節即萬向接頭，是汽車驅動系統的萬向傳動裝置的 “關節”部件，是汽車上一個很重要的部件。萬向節與傳動軸組合，稱為萬向節傳動裝置。

本文涉及的NP冷擠十字軸萬向節外圈（以下簡稱軸套）屬于十字軸式剛性萬向節中的一個零件，該軸套是錢潮公司為國外某重點客戶新配套制造的產品。傳統軸套內底平面采用磨削加工，與之相比，該NP軸套以內平冷擠表面作為定位面，要求通過磨削外平面來保證底壁厚度0.04mm的公差，給該道工序帶來了十分大的加工難度。經統計，受部門傳統制造工藝等限制，底厚加工合格率僅為11%，因而該產品無法形成批量加工，成為制約新項目開展的瓶頸工序，解決該問題十分迫切和急需。

NP軸套在實施毛坯采用冷擠加工工藝的基礎上，內底平面最終配合面要求采用冷擠表面，可節省一道磨加工工序，意味著加快產品流轉，可以減少加工成本，因而也是傳統萬向節外圈加工工藝改進的方向之一。

1.公司新開發的冷擠萬向節產品加工現狀

（1）產品圖樣分析 我們對產品圖樣進行分析，如圖1、圖2所示。

可以看出，該新型冷擠軸套與常規軸套相比，兩者的主要差別是：①該冷擠軸套內圓底部直接以圓弧過渡，即內底無滾針槽，而常規軸套都帶有滾針槽。②該內底平采用冷擠表面，不磨加工，而常規軸套采用磨削表面。③該軸套要求只磨削外平面，底壁厚度公差僅為0.04mm；而常規此類工藝軸套內外底平面均為磨加工表面，且底厚公差有0.14mm。 ④該NP軸套內底冷擠表面有微小斜度，而常規軸套無斜度。

圖1 NP軸套

圖2 常規軸套

（2）產品加工工藝分析 同時，從兩者的加工工藝不難看出采用該新型冷擠軸套所具有的優點。常規軸的工藝流程為：熱處理→精磨外平面→粗磨外圓→粗磨內圓→精磨內圓→精磨內平面→精磨外圓→交入總裝進行裝配。

該新型冷擠軸套的工藝流程為：熱處理→精磨外平面→粗磨外圓→粗磨內圓→精磨內圓→精磨外圓→交入總裝進行裝配。

也就是說該新型冷擠軸套可節省一道精磨內平面工序，意味著可以減少加工成本，因而其存在的合理性與價值性也是十分直觀的，可以說是今后其他熱擠軸套改進的方向，因而該底厚加工問題解決的必要性也更為凸顯。

（3）現有加工設備分析 部門現有M7475B平面磨床，用于磨加工外底平面。按常規產品的加工工藝，內底平面磨加工后，再通過M7475B平面磨床磨削外底平面來保證底厚公差，但也只能保證公差范圍在0.14mm以內。而NP軸套內底面采用冷擠表面，不磨加工，僅通過磨削外平面來保證底厚公差0.04mm，如不作改進，合格率僅11%左右，導致無法批量加工。

2.影響該產品加工穩定性的因素分析

針對M7475B平面磨床加工新型冷擠軸套底厚合格率的情況，我們認為重點要攻克的難關是保證底壁厚度公差小。通過從人員、機器、來料、方法等方面進行了原因分析，共找到7個末端因素，分別是操作員工對產品工藝要求不清楚、柱樁精度低、測量墊塊結構不合理、內表面粗糙度差、外平面磨削余量大、進給量過大、切削液不夠充分等，我們分別逐一進行了驗證分析，發現了影響問題的主要原因。

（1）測量墊塊結構不合理 小組成員對操作人員的底厚測量檢具進行詳細地反復檢查，發現由于該軸套內表面為冷擠，內底表面有斜度，如測量墊塊上口直徑尺寸不作統一規定，則同一軸套在不同的內底平觸面上測量得出的尺寸不一致，對產品加工達不到圖樣要求。

（2）磨床定位柱樁精度不夠 定位柱樁是磨削軸套外平時，用來固定零件的夾具。小組成員對磨床定位柱樁各部位尺寸與工裝圖樣再次進行校驗，由于軸套底厚公差只有0.04mm，抽查其中5個柱樁發現其上平面與外圓的垂直度在0.005～0.015mm之間，分別進行磨削試驗，結論為：垂直度越小，柱樁的合格率越高。 因此改善磨床定位柱樁垂直度是提高加工后產品合格率的主要因素之一。

（3）外平面磨削余量大 小組成員對產品的磨削余量進行了檢測，根據多次磨削試驗發現，由于該軸套結構特殊，以內平冷擠表面定位，如果磨削余量過大，會導致加工后的個體差異增大。因此降低外平磨削余量也是提高加工后產品合格率的主要因素之一。

（4）進給量過大 小組成員在粗磨削外底平面時用不同的進給量進行工藝試驗，結論為進給量越大則越易造成產品磨削尺寸不穩定，且不利于修磨。對操作工實際加工過程觀察后發現進給量有0.12mm，進給量確偏大。因此減少砂輪的進給量也是提高加工后產品合格率的主要因素之一。

綜合以上分析，我們得出影響NP冷擠軸套底厚工序加工合格率低的因素是：柱樁精度低、測量墊塊結構不合理、外平磨削余量大、進給量過大這4項。

3.方案設計

通過以上要因確認，我們經分析后給出了如附表所示的方案。

4.方案實施

（1）重新設計制作專用測量墊塊 如圖3、圖4所示，我們根據NP軸套特點，結合樣品對測量墊塊頭部直徑進行重新設計，并經過反復試驗，最終確定外圓直徑由φ22.5mm增大到φ23.7mm，頂部增加臺肩直徑φ20.8mm，并鉆孔φ10mm，與軸套一致，使提高測量準確性。經試用后，效果較好。

冷擠軸套底厚加工合格率對策實施表

（2）改進磨床定位柱樁 如圖5、圖6所示，我們根據NP軸套內底平面為冷擠表面，通過內平面定位磨削外平面保證底厚公差控制在0.04mm以內的情況，對定位柱樁進行改進，重點對定位柱樁垂直度公差要求控制減小到0.005mm以內，并對頂部增加倒角，重新制作。

（3）調整車加工余量 我們經過大量工藝試驗后，對NP車加工圖進行改進，結合工序特點，使外底平車加工尺寸由原（3.11±0.05）mm減小到（3.05±0.05）mm，上下極限差共減小0.06mm，經試磨，加工尺寸明顯變得均勻。

（4）完善切削進給量 我們對進給量進行反復試驗，最終確定由原來一次性進給0.12mm減少到最大一次進給0.08mm比較合理，并分三次進給，經試用，尺寸波動明顯減小。

圖3 測量墊塊

圖4 測量墊塊實樣

圖5 定位柱樁

圖6 定位柱樁實樣

5.結語

通過以上實施，我們對改進后在M7475B平面磨設備加工NP冷擠軸套底厚工序進行了反復磨削試驗，并對連續數日的加工情況進行統計，結果表明，方案實施后，不僅該新型冷擠外圈底厚合格率提高到了99%，而且班產也達到11 000余支。

通過一年來的使用情況表明，通過對M7475B平面磨床上加工NP冷擠軸套底厚工序的工裝、工藝改善，解決了該新型冷擠軸套底厚加工廢品率高、無法批量加工的難題，使能形成了大批量作業，滿足了顧客的要貨需求，為公司進一步爭取市場份額提供了強有力的保障。