DCT同步器齒套去毛刺技術在自動化生產(chǎn)線的運用

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自動化生產(chǎn)線正在各工業(yè)企業(yè)中逐漸普及，贛州群星機械有限公司也為某型號DCT變速器的同步器齒套量身定做了一條熱處理前加工自動化生產(chǎn)線（見圖1），在收獲諸多便利的同時，也遇到了一些“頑疾”，其中，以“毛刺”問題最為突出。

毛刺，伴隨著幾乎所有的以去除材料為手段的加工過程。毛刺的存在，不僅影響零件外觀，還會影響零件測量、裝配甚至最終的使用性能和壽命。在自動化生產(chǎn)線中，毛刺還會影響零件的裝夾和流轉(zhuǎn)，任一工位的故障都將導致整條生產(chǎn)線癱瘓而無法工作。因此，如何有效、便捷地去除各加工過程產(chǎn)生的毛刺，是保證自動化生產(chǎn)線順利運行、降低故障停機率而亟需解決的問題。

以汽車同步器齒套加工過程中去除難度最大的毛刺——銑滑塊槽毛刺為對象，通過分析零件結構及其毛刺的特點，針對性地設計了一套專用的去毛刺刀具及工裝，并嵌入到了自動化生產(chǎn)線中。

零件結構及毛刺特點

DTC變速器是在手動機械式變速器的基礎上，將一個離合器聯(lián)接的一根輸入軸變成了由兩個離合器分別控制的兩根輸入軸，通過奇/偶擋位的提前選擋和兩個離合器自動快速切換的配合，實現(xiàn)了更簡便的換擋操作和更快的換擋速度。但由于相對更多的擋位設置和更復雜的傳動結構，DCT變速器需要更加緊湊，以滿足發(fā)動機艙空間布置和整車輕量化的需要。因此，DCT變速器內(nèi)的同步器零件被設計得盡可能地薄（見圖2），導致其在加工過程中更易變形，這大大增加了功能性結構多且精度要求高的同步器齒套的加工難度。

滑塊槽是在同步器齒套內(nèi)花鍵上三處均布的一個功能性結構，是同步器滑塊的安裝位置，也是同步器工作中的空擋位置。為保證其形狀和位置精度，常用成形銑刀在加工中心上分度加工出來。由于壁薄的同步器齒套強度低、剛性差，在內(nèi)花鍵斷續(xù)銑削時伴隨著較大的切削振動，且銑刀刃口越鋒利，振動越大，在銑削表面產(chǎn)生的振紋越嚴重，導致滑塊槽表面粗糙度（Ra1.6mm）不能達到要求，并影響輪廓儀對滑塊槽形狀尺寸的檢測。因此，為了保證其表面粗糙度，在優(yōu)化切削參數(shù)的同時，還需要對銑刀進行鈍化處理。但銑刀變鈍之后帶來的問題則是：毛刺厚且韌（見圖3），加上滑塊槽底部非常接近內(nèi)花鍵大徑，用氣動磨具去除毛刺時阻力大，且極易破壞內(nèi)花鍵大徑表面（見圖4）。

去毛刺工藝選擇

目前運用較廣的去毛刺手段有：振動光飾、磁力研磨、電化學、超聲波及熱能去毛刺等[1]。但對于同步器齒套內(nèi)花鍵齒側處，因銑滑塊槽產(chǎn)生的毛刺位置特殊，加上其厚且韌的特點，以上去毛刺手段要么效果不理想，要么成本過高，要么效率太低，都不適用于同步器齒套的批量生產(chǎn)。

而公司之前現(xiàn)場使用的去毛刺方法有兩種：手工去毛刺和花鍵二次拉削去毛刺。手工去毛刺的優(yōu)點是效率高、成本低、去除徹底，但容易損壞毛刺附近的正常零件表面；花鍵二次拉削去毛刺的優(yōu)點則是效率高、去除徹底且不破壞其他零件表面，但由于該同步器齒套內(nèi)花鍵圓周方向有三組均布的特殊矮齒，重新拉削時需手工對準拉刀上的特殊齒，存在拉削錯齒導致零件報廢的風險。

為此，參考花鍵拉刀結構，設計了一套毛刺推刀，并配合設計了一套可用于自動化生產(chǎn)線的工裝，使零件在下線前自動完成去毛刺工序。

刀具設計

花鍵拉刀拉削內(nèi)花鍵時，最終保證花鍵尺寸的是拉刀末端的校準齒。同樣，使用拉刀去除齒側毛刺時，最終將毛刺去除干凈的，也是拉刀末端的校準齒，但不同的是，由圓孔制成內(nèi)花鍵的過程中，需要合適的齒升量來逐層去除材料，以使在刀齒強度可承受的前提下拉削力分布均勻、拉削過程穩(wěn)定[2]，而銑滑塊槽產(chǎn)生的毛刺，并不是齒槽中原有的材料，而是粘連在滑塊槽與內(nèi)花鍵齒側交界處的材料翻邊，只要將其剝落下來便可以，無需太大的切削力。

因此，設計毛刺推刀時，只需要1-2組類似拉刀校準齒的切削齒便可滿足使用。但考慮同步器齒套在拉削后，還經(jīng)過了精車、倒角、銑滑塊槽等工序加工，導致內(nèi)花鍵較之前有輕微變形，為避免毛刺推刀在內(nèi)花鍵齒側上產(chǎn)生不必要切削，對刀齒齒厚做了一些修正設計。

已知該同步器齒套內(nèi)花鍵拉削后的參數(shù)：齒數(shù)z=54，模數(shù)m=1.6mm，壓力角α=20°，大徑Die，小徑Dii，齒槽寬E。

另對其花鍵精度進行檢測，實測結果平均值為：齒形誤差Fα=4.8μm，齒向誤差Fβ=6.1μm，齒距累積誤差Fp=32.3μm，由此可算得其內(nèi)花鍵的實際綜合誤差=19.9μm≈0.02mm。

由此，將推毛刺刀具的刀刃齒厚設計為SEmaxλ=4.108mm，而刀具大徑、小徑則按在有效范圍內(nèi)避免有害干涉的原則設計，得刀具參數(shù)：齒數(shù)z為54，模數(shù)m為1.6mm，壓力角α為20°大徑為Dee為小徑為Dei為，齒厚S為，另取刀刃前角5°，側隙角1°。

工裝設計

工裝結構設計如圖5所示。

其中：工作面板8及底座10為加工中心上銑滑塊槽工裝原有零件，為安裝推毛刺工裝，在銑滑塊槽工位的左側增加了一些安裝孔；推刀油缸9是訂制的雙導桿立式薄型液壓缸；下墊板2為零件提供支撐面；刀具組件3含2片疊裝的推毛刺刀片（刃口向上）以及上、下導向板各1塊，安裝在桁架機械手中心和銑滑塊槽工裝中心的同一軸線上；滑臺組件5連接在滑臺氣缸1上，在推毛刺工作時提供零件定位面；在后擋板7上安裝有兩個液壓緩沖墊6，可保證滑臺每次都停在相同位置。

工作開始時，滑臺氣缸1將滑臺組件5拉至左側，當同步器齒套在右側工位完成銑滑塊槽后，桁架機械手將待加工齒套4抓取并放在下墊板2上，滑臺氣缸1再將滑臺組件5推至右側，直至前端接觸液壓緩沖墊6并停止，然后由推刀油缸9將刀具組件3向上推，前導向板、推毛刺刀片、后導向板依次通過同步器齒套內(nèi)花鍵，完成去毛刺后，推刀液壓缸9將刀具組件3收回，桁架機械手再將同步器齒套抓取至下一工位。

運用和總結

將該裝置安裝在加工中心工作臺上（見圖6），借助自動化生產(chǎn)線原有的激光對齒裝置，解決了使用花鍵拉刀二次拉削去毛刺需人工對齒有錯齒風險的問題，并將刀具行程由1 100mm（拉刀長度）減短了80mm，在極大地提高去毛刺效率的同時，獲得了與拉削方式同樣理想的去毛刺效果（見圖7）。并且，經(jīng)過3個多月的批量驗證，公司第一套去毛刺刀具，已完成了5萬件同步器齒套的去毛刺加工，刀具刃口尚未見明顯缺陷和磨損痕跡，預計使用壽命可達到20萬件以上，在實現(xiàn)極低的刀具成本之外，減少了手工去毛刺的人力成本。

另外，原銑滑塊槽工序的加工節(jié)拍為33s，而整條自動化生產(chǎn)線加工節(jié)拍最長的工序為63s，生產(chǎn)線自動運行時，銑滑塊槽工位有30s的待機時間，加入去毛刺工位后，銑滑塊槽加去毛刺的總節(jié)拍為59s，仍然富余4s的待機時間。即：在實現(xiàn)高效率、高質(zhì)量、低成本去毛刺的同時，自動化生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍未受絲毫影響。