淺談薄壁類結合齒花鍵套零件工藝方法的改進

王江旭

淺談薄壁類結合齒花鍵套零件工藝方法的改進

王江旭

（浙江海天機械有限公司技術部，浙江溫嶺 317513）

通過對典型薄壁類結合齒花鍵套零件加工中存在的工藝難點進行分析，結合現有工藝手段對各難點逐一改進優化，既降低產品加工廢品率又提升加工效率，對加工類似產品可提供工藝借鑒和推廣的價值。

薄壁類結合齒花鍵套；熱處理變形；可漲式夾具；去毛刺輔具

此結合齒為某國外知名品牌企業開發用于垃圾清潔車，送貨車輛，公共汽車等的液壓混合動力系統變速器同步器滑套。零件為薄壁類零件（見圖1），采用SAE8620H材料，滲碳淬火工藝，外花鍵為倒錐齒設計，要求圓周均布45個齒位置度要求0.05mm，內花鍵長為14mm，圓周均布缺3矩形槽和一個花瓣齒的大模數漸開線內花鍵設計，鏤空平面的平行度，公差精度要求達到±0.025mm。從上述要求可以看出零件加工難度很大，在加工過程中廢品率很高。

圖1　薄壁類零件

1　原工藝方案及存在的缺陷

原加工流程：—精車一—精車二—拉內花鍵一—拉內花鍵二—插外花鍵—倒尖角—清洗、烘干—熱處理—車端面及外圓—磨端面—激光打標—成品檢驗—清洗、烘干—防銹、包裝—入庫。

采用以上工藝方案主要有以下幾方面缺點：①由于該零件壁厚較薄，拉內花鍵后變形較大。②插外花鍵后端面翻毛刺，由于空刀槽小，端面窄，去毛刺難。③倒尖角時以內花鍵小徑定位，因產品為薄壁件定位基準為異形花鍵有效接觸面積小，零件裝夾定位時容易傾斜不易放正導致倒角加工后倒角面一邊大一邊小位置度超差。④為保證內花鍵鏤空平面的平行度采用磨削加工，但加工生產率低，在企業銷售旺季時，影響配套和交貨期，不能滿足市場需求。⑤薄壁件熱處理變形不穩定，不合格率高。

2　工藝方案的改進

基于以上分析通過多次試驗驗證確定新加工工藝：—精車一—精車二—拉內花鍵一—拉內花鍵二—插外花鍵、去毛刺—倒尖角、去毛刺—手工去內花鍵端面棱邊毛刺—手工去另一端內花鍵端面棱邊毛刺—清洗、烘干—熱處理—熱后通止規檢驗—車端面—激光打標—成品檢驗—清洗、烘干—防銹、包裝—入庫。

工藝方案的改進以改善上述缺點為前提，必須克服上述因素，才能確保該工件的加工質量。

1）首先為保證拉削后端面跳動0.05mm，內花鍵拉削由非同心式拉刀改為同心式拉刀，避免刀具誤差傳遞到零件加工尺寸精度；拉內花鍵由拉一件改為同時拉削兩件來增加拉削長度，降低工件在拉削過程中的竄動量，從而減少端面變形量。通過改善，端面跳動由原來平均0.06mm提升到0.03mm，既保證了本工序的加工要求，又減小下工序插齒定位基準誤差，提升了過程能力。

2）插齒加工倒錐齒采用高速帶搖擺工作臺插齒機加工，針對插外花鍵后端面翻毛刺，由于空刀槽小，端面窄，無法在設備上增加設備自帶去毛刺盤去刺加工，故需設計專用插齒去毛刺輔具。本輔具主要有刀架、刀、底座、轉輪等四大部分組成。刀固定于刀架上，刀架固定于底座上，底座固定于工裝架上，工件插齒后裝于轉輪相連的定位盤上，定位盤上的定位銷沿齒輪的齒槽處裝入，撥動滾花螺母帶動刀桿，裝入工件，使刀刃貼緊插齒毛刺翻邊端面，手握手柄帶動轉輪，使轉輪帶動工件轉動，使工件翻邊毛刺處端面與刀刃產生切削力，去除工件毛刺。操作步驟如下：①裝配輔具，將輔具固定于工位的工裝架上；②調整刀架左右位置，對準工件去刺端面位置，鎖緊刀架；③右手撥動滾花高頭螺釘帶動刀桿后退；④左手拿工件裝入定位盤中，使定位盤上圓柱銷沿齒槽插入；⑤松開右手使刀刃與翻毛刺端面貼緊；⑥右手握住手柄帶動轉輪轉動，使轉輪帶動工件轉動，使工件與刀刃產生切削力，去除翻邊毛刺；⑦轉動2～3圏，撥動滾花高頭螺釘，取出工件；附（圖2）說明。

3）倒尖角位置度加工使用國內YKD9320E倒角機加工，原定位夾具使用較為普及的非可漲式定位芯軸夾具，夾具制作便宜、裝配簡單；但零件為薄壁件，定位基準又為異形花鍵有效接觸面積小，零件與夾具定位芯軸之間存在間隙無法消除，由于存在間隙在裝夾時手扶正零件夾緊過程中零件容易傾斜偏心導致倒角加工位置度超差；綜上分析針對此失效機理將夾具定位芯軸由原來非可漲式改為可漲式夾具（圖3），該夾具主要由圓周均布開8個槽的1漲套、2主體組成，漲套內錐套在主體外錐面上與機床液壓拉桿連接，零件內花鍵套在漲套外圓上，機床液壓拉桿向下拉帶動漲套向下，漲套受主體外錐擠壓漲開與零件內花鍵漲緊配合，消除定位間隙，零件裝夾不易偏心且夾緊可靠；改善后倒角位置度由原來平均0.15mm，提升到0.04mm以內，滿足工藝0.05mm要求；

4）內花鍵鏤空平面的平行度，通過調查發現該尺寸采用高度尺測量高度差來評價，由于零件內花鍵端面翻毛刺，測量時基準面不平導致平行度檢測超差；內花鍵端面毛刺由拉內花鍵工序加工產生，在工藝設計中由熱處理拋丸去除，但由于該零件扁平，內花鍵異形結構限制，在拋丸時存在鋼丸拋打死角，不能完全將毛刺去除，基于已無法從拋丸工藝上進行調整，在保證不影響生產節拍的情況下在拉花鍵工序增加兩道手工用去刺刮刀去毛刺工序；經過實驗證明取消磨削端面工序平行度CPK由原來0.89提升到1.69，完全可以滿足產品需求，零件整體加工節拍比原來縮短了1/3；

圖2　插齒去毛刺輔具

5）為減小熱處理變形，在滲碳淬火前，增加預氧化處理，不僅可以使產品的滲層更趨均勻，而且因為預熱均溫的作用，提高滲速，降低變形量。經過多次熱處理變形實驗確認內花鍵綜合精度從原來的50%合格率提高到現在的99%；

圖3　可漲勢夾具定位芯軸

3　效果

經多次生產實踐證明，改進后的工藝取得如下效果：①廢品率由原來2 500×10-6提升到100×10-6；②改進優化后工藝大大縮短了加工時間，降低了加工成本，提高加工效率為原來的3倍以上，縮短了生產周期；③熱處理的變形跟蹤試驗將內花鍵綜合精度從原來的50%合格率提高到現在的99%，取得令人滿意的成果。經客戶試驗中心測試，產品在工件精度以及總成測試中滿足總成的強度、耐久、噪音指標；這對類似結構的連接齒、薄壁套類零件具有借鑒和推廣的價值。

Discussion on the Technology of the Thin Wall Type Combined Tooth Spline Sleeve Parts

Wang Jiang-xu

Through the analysis of the typical thin wall technology combined with the difficulties in the processing of parts of the spline sleeve，the difficulties one by one optimization combined with existing techniques，which reduce the production scrap rate and enhance processing efficiency，can provide technical reference and promotion value to the processing of similar products

thin wall with spline sleeve；deformation heat treatment；expanding clamp；deburring device

U466

A

1003-6490（2016）06-0075-02

2016-06-18

王江旭（1985—），女，浙江溫嶺人，工程師，主要從事齒輪工藝、夾具設計等方面工作。