變速箱是汽車(chē)上的重要部件，其通過(guò)不同的齒輪組合產(chǎn)生變速變矩，從而改變傳動(dòng)比，實(shí)現(xiàn)檔位調(diào)整。變速器中軸類(lèi)產(chǎn)品齒部精度要求普遍都很高，因?yàn)樗苯佑绊懫?chē)變速箱甚至整車(chē)的性能。目前，變速器軸類(lèi)產(chǎn)品滾齒部分的加工中，滾齒機(jī)上采用的夾具加工齒跳等齒部參數(shù)不穩(wěn)定。因此，本文介紹一種變速箱的軸類(lèi)件高精度新型滾齒工裝的設(shè)計(jì)思路，從工裝的角度出發(fā)，有效地保證滾齒序軸類(lèi)零件的加工精度及質(zhì)量穩(wěn)定性。

　　1 技術(shù)背景介紹

　　中間軸作為汽車(chē)變速箱的核心零部件。某公司有一款高端輕卡的 G 系列變速箱，一種中間軸零件結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。

　　圖 1　某輕卡變速器零件

　　圖 1 中，滾齒工序加工部位為 1 處短齒部分和 2 處長(zhǎng)齒部分，考慮到滾齒刀具的行程和干涉等因素，零件的定位方式需長(zhǎng)齒 2 部分在上面。該類(lèi)型零件的夾具設(shè)計(jì)既要考慮到夾具的剛性及零件的加工精度，又要受到軸類(lèi)零件的細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)和機(jī)床的加工行程的限制?？紤]到軸類(lèi)件各加工工序整體工藝性，滾齒作為制齒加工的第一道工序，其加工質(zhì)量的好壞直接決定了后續(xù)剃齒的加工精度。所以，滾齒序必須滿(mǎn)足加工基準(zhǔn)兩端中心孔定位，即保證制造基準(zhǔn)一致，才能更好地保證 1 和 2 兩處齒部的最終精度。

　　2 原始的技術(shù)解決方案

　　最初采用的定位方案如圖 2 所示。

　　圖 2　定位方案

　　在圖 2 所示的定位方案中，零件上端采用 4 處頂尖定位，下端在 3 外圓處采用液壓三爪卡盤(pán)夾緊，起到定位和驅(qū)動(dòng)的作用。該方案是最原始的軸類(lèi)滾齒加工定位方式，優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單易操作，三爪夾緊剛性好。

　　但經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)加工驗(yàn)證，由于三爪定位的重復(fù)精度不穩(wěn)定，致使加工產(chǎn)品齒部精度的質(zhì)量不穩(wěn)定。分析此方案得出受以下因素影響，導(dǎo)致產(chǎn)品精度達(dá)不到要求。第一，從工藝定位原理上分析，該方案一端中心孔，另一端外圓定位，前一工序和后面工序兩端中心孔頂尖定位基準(zhǔn)不一致，存在先天不足即基準(zhǔn)不重合，誤差必然存在;第二，三爪卡盤(pán)的定位重復(fù)性誤差本身不足;第三，下端采用零件的外圓定位，外圓本身存在一定的跳動(dòng)和形狀誤差;第四，滾齒加工采用油冷，冷卻油中易有夾雜物附著于三爪的定位面上，從而影響定位的精度。所以，綜合判斷該種方案不適合大批量產(chǎn)品加工的質(zhì)量控制。

　　3 改善后的新技術(shù)解決方案

　　由于夾具存在以上缺陷，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)機(jī)床的實(shí)際情況，并充分考慮該類(lèi)型軸類(lèi)零件的加工整體工藝性。從定位原理出發(fā)，重新設(shè)計(jì)了軸類(lèi)件滾齒的定位夾具，結(jié)構(gòu)方案如圖3所示。

　　圖 3　軸類(lèi)滾齒加工夾具的結(jié)構(gòu)示意圖

　　該變速器軸類(lèi)滾齒加工夾具包括底座、等高塊、漲胎、連接座、隔套、下頂尖、防塵隔套和上頂尖等多個(gè)部件。其中，底座 2 設(shè)置在機(jī)床底板 1 上，下頂尖 7 設(shè)置在底座 2 上，底座 2 上設(shè)有防塵隔套 8，防塵隔套 8 固定在底座 2 上部；連接座 6 設(shè)在機(jī)床底板 1 上并與機(jī)床上拉桿相連接，連接座 6 與機(jī)床底板 1 之間設(shè)有隔套 5 進(jìn)行限位，在拉桿帶動(dòng)下移動(dòng)；四塊等高塊 3 設(shè)在連接座 6 上，漲胎 4 設(shè)在等高塊 3 上，等高塊 3 帶動(dòng)漲胎 4 隨連接座 6 一起移動(dòng)；待加工工件 10 安裝在上頂尖 9 和下頂尖 7 之間，通過(guò)上頂尖 9 與下頂尖 7 定位工件的中心孔，漲胎 4 浮動(dòng)夾緊提供驅(qū)動(dòng)，達(dá)到齒部滾齒加工的高精度定位。

　　該滾齒夾具通過(guò)兩頂尖定心和脹套浮動(dòng)夾緊驅(qū)動(dòng)，使加工基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)保持一致，從而達(dá)到穩(wěn)定加工質(zhì)量的目的。該套夾具方案有以下優(yōu)勢(shì)：第一，工藝原理上分析，采用兩端中心孔頂尖定位，保證了與前后各工序加工基準(zhǔn)的一致;第二，采用液壓脹套浮動(dòng)夾緊，可有效保證整個(gè)夾具系統(tǒng)的定位剛性，保證零件加工質(zhì)量穩(wěn)定性；第三，脹套的定位面上采用防塵隔套裝置，可有效避免冷卻油中的附著物影響夾具的定位精度；第四，工裝的設(shè)計(jì)全部采用快換結(jié)構(gòu)，能保證在 20min 內(nèi)完成工裝的更換和零件的換型生產(chǎn)；第五，液壓拉桿的螺紋是易損件，經(jīng)設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮采用分體式結(jié)構(gòu)，從而提高拉桿的使用壽命。

　　該夾具較原三爪定位的夾具方案，有效提高了工裝的定位精度，增強(qiáng)了使用穩(wěn)定性，并有效克服了定位誤差和清潔度影響定位精度進(jìn)而影響零件加工質(zhì)量的缺陷。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)批量加工使用跟蹤驗(yàn)證，在保證機(jī)床、刀具等其他因素良好的情況下，該夾具可穩(wěn)定地確保滾齒加工后工件徑向跳動(dòng)在 0.005 ～ 0.010mm，可滿(mǎn)足變速箱軸類(lèi)零件滾齒序的加工質(zhì)量要求。

　　4 結(jié)語(yǔ)

　　經(jīng)實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證，此結(jié)構(gòu)夾具定位精度高，可有效保證軸類(lèi)零件滾齒加工精度，在加工同類(lèi)產(chǎn)品上得到了有效的推廣使用。同時(shí)，該類(lèi)型夾具在定位夾緊問(wèn)題較難解決的軸類(lèi)工件滾齒加工中具有非常高的可行性，在行業(yè)中有廣泛的推廣價(jià)值。