帶缺齒的漸開線花鍵加工及檢測

葉海峰

遼寧曙光汽車集團股份有限公司 遼寧丹東 118001

1 序言

通常大多數有內花鍵的零件，其花鍵都設計成全齒的形式，在使用拉削方式加工內花鍵時，拉刀不需要進行周向定位。但有時在設計一些零件時，為了實現一些特定的功能，就會將內花鍵設計成帶有缺齒的形式，并且缺齒相對零件外輪廓有位置度要求。某后輪驅動的SUV傳動軸滑動叉如圖1所示，它與變速器輸出軸直接連接。滑動叉內花鍵如圖2所示，可以看到零件花鍵部位左、右兩端各缺少了1個鍵齒，下面將詳細介紹此缺齒的功能及加工方法。

圖1 SUV傳動軸滑動叉

圖2 滑動叉內花鍵

2 滑動叉缺齒的用途

（1）回油泄壓 汽車在行駛過程中出現顛簸時，驅動橋與變速器之間的距離會發生變化，此時滑動叉與變速器輸出軸互相配合的內、外花鍵在軸向上會快速滑動。如果采用全齒花鍵配合，滑動叉密閉腔內的潤滑油會阻礙內、外花鍵的相互滑動，容易損壞傳動系統。為解決這一問題，將內花鍵在180o方向上設計2個缺齒，當內、外花鍵產生相對位移時，高壓側的潤滑油將從缺齒部位流向低壓側，使內、外花鍵在軸向上能夠順利滑動，從而對傳動系統起到保護作用。滑動叉缺齒的用途從產品設計角度來說可起到回油泄壓的作用。

（2）工藝定位 上述滑動叉的缺齒如果只是起到回油泄壓的作用，并不需要對它在圓周方向的位置進行限定，工程師在設計產品時往往會對它加以充分利用，例如在機械加工時使用缺齒作為十字軸軸承孔、澆注孔、澆注槽及卡簧槽等特性的周向基準。自動裝配線裝配時，使用缺齒進行零件的周向定位。制造工程師在設計精加工工序的夾具時，也采用缺齒作為周向定位基準，實現基準重合和基準統一。

3 內花鍵加工

上述滑動叉產品為大徑配合，大徑公差為0～0.025mm，花鍵長205 mm，缺齒中心相對叉頭圓弧中心線角度公差為±1°。我公司使用三工位立式拉床加工此零件（見圖3），此設備最多可同時加工3個零件，配備1600mm長的拉刀可一次拉削成形，生產效率高。

圖3 三工位立式拉床

拉削加工時，零件用夾具進行定位如圖4所示，從圖中可以看到，滑動叉的叉頭向下，兩叉頭圓弧面分別與2個V形塊接觸。為避免造成過定位，V形塊設計成浮動支撐的形式，主要用于限制零件周向旋轉。滑動叉的止口與定位套接觸，定位套為主定位機構，用于限制零件軸向移動。

圖4 零件用夾具進行定位

為了保證零件缺齒位置正確，必須同時對零件和刀具做周向定位。拉床的主拉頭結構如圖5所示，拉頭導向孔做成D形孔，與拉刀D形截面的刀柄配合，限制拉刀旋轉。漸開線拉刀結構如圖6所示，B—B剖面是拉刀柄部剖視圖，在刀柄部位加工出一個小平面，使此平面與拉刀連齒中心平面平行度控制在0.03mm以內，可以保證缺齒的周向定位精度。

圖5 主拉頭結構

圖6 漸開線拉刀結構

4 花鍵尺寸及角度公差的檢測

（1）花鍵尺寸檢測 花鍵大徑、小徑以及內花鍵的齒槽寬等尺寸可以通過通止規來檢測，也可以通過電子塞規測量出具體數值。這種檢測花鍵尺寸的檢具比較常見，這里不做詳細介紹。

（2）缺齒角度的檢測 檢測滑動叉缺齒角度的專用檢具如圖7和圖8所示。檢測前應先校準檢具，首先將檢具校準銷插入心軸的基準孔中，此時檢測桿中心線與V形塊中心線垂直，將數顯百分表歸零，拔出校準銷完成檢具校準。將待檢測零件叉頭向下，缺齒對準旋轉心軸的定位鍵，將零件套入心軸，并使叉頭圓弧面與檢具底座上的V形塊完全接觸，此時檢測桿會隨著心軸的轉動產生一個微小的位移，此位移可直接通過數顯百分表讀出（見圖9）。通過事先計算好的距離和角度換算表，即可得出花鍵缺齒相對于叉頭的角度誤差。

圖7 缺齒角度檢測專用檢具校準

圖8 缺齒角度檢測專用檢具

圖9 零件定位及檢測

5 結束語

帶缺齒的漸開線花鍵目前并不常見，但在零件設計時如果能夠靈活地運用缺齒，有時會簡化產品的結構，降低制造成本。通過三工位立式拉床、漸開線拉刀及夾具，完成有角度要求的缺齒內花鍵的加工，可一次拉削成形，生產效率高。為設計同類產品及發掘缺齒的更多用途提供了參考。