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差速器直锥齿轮机加工工艺

差速器直锥齿轮机加工工艺

一、锥齿轮作业原理和磨损原因直齿锥齿轮因具有传动平稳、功率高、承载能力强及齿形简单完成净成形等优点，已在交通、风电及装备制造业等基础产业、很多领域内得到广泛应用。

轿车、农机和装载机后桥中的差速器齿轮因长期处于重载、冲击等复杂多变的工况环境，若能在净成形锥齿锻坯精度的前提下，对机加工工艺进行充沛证明、优化，使得加工进程中的***基准、检测基准及装置基准有机一致，确保其形位公役在一定范围内能够安稳操控，可有用进步机加工的功率和精度，进而进步锥齿轮的使用寿命，降低噪声，进步传动平稳性，具有非常重要的现实意义。

一般轿车差速器一般由四个行星齿轮、十字轴、两个差速器半壳、两个半轴齿轮及球面垫片、半轴齿轮垫片等相关附件组成（见图1）。

图　1

差速器壳体和行星齿轮十字轴连成一体，构成行星架。当轿车在平坦路面直线行进时，四个行星齿轮随同行星架绕两半轴齿轮轴线公转，此刻行星、半轴齿轮处于相对静止状况。

当轿车转弯行进时，必须习惯转弯进程中外侧驱动轮行程大于内侧驱动轮行程的需求，两轮子滚动的角速度就有差异，四个行星齿轮除随同行星架绕两半轴齿轮轴线公转外，还各自绕本身的轴自转，此刻行星、半轴齿轮的锥齿开始啮合传动，相啮合的单齿受力并传递扭矩。

整个进程中跟着各单齿受力巨细不同（该力又可分解为齿轮齿面的圆周力和轴向力），各齿轮均产生不同程度违背锥心的趋势，使得各行星、半轴齿轮分别压紧球面垫片和半轴垫片，两种垫片跟着齿轮的旋转会同速或不同速地滚动，此刻垫片就会与齿轮接触面和壳面子产生摩擦，久而久之，垫片就会呈现不同程度的磨损。

若齿轮以锥齿为基准检测的半轴齿轮装置面、行星齿轮的球面和内孔的形位公役超差严峻，整套齿轮在差速作业状况下，就会对两种垫片产生交替无序的载荷，愈加快了各垫片的无规律磨损。

整个差速器中的各零件，垫片本身就是易损件，但终端客户的轿车在行进进程中，并不注重易损件的定期检查和更换，导致因垫片磨损，使齿轮在需求正常啮合处于作业状况时不能正常啮合传动，六个齿轮的锥心会呈现不同程度的违背，使齿轮的各单齿接触区严峻违背整个齿形中部而偏向齿顶和小端，跟着此状况的加剧（有些垫片厚度会磨损一半或呈现楔形），愈加剧了壳面子和轮齿面的的磨损，齿轮面就会呈现点蚀、脱落或拉伤，更严峻的会呈现掉块或碎齿，形成齿轮损坏。

从以上差速器齿轮的作业原理和损坏原因描绘，不难认识到差速器齿轮在机加工进程中操控各形位公役的重要性。

二、行星齿轮加工工艺剖析与改善

现在差速器行星齿轮机加工工艺流程大致为以下两种：

①合格的精锻件毛坯→冷切边→抛丸→钻孔→车内孔→车球面、背锥→热处理→磨内孔→磨球面。

工艺流程①的首要工序如图2所示。

图　2

钻孔--车内孔--车球面、背锥--磨内孔--磨球面

②合格的精锻件毛坯→抛丸→车背锥→冷切边钻孔，车内孔、球面→热处理→精车内孔、球面。

工艺流程②中的首要工序如图3所示。

图 3

车背锥--钻孔，车内孔、球面--车内孔、球面

比照以上两种行星齿轮的热前、热后加工工艺不难看出，工艺流程①中工序较多，***基准在齿形与内孔间偶有转化或呈现过***现象，导致机加工进程占用设备多、投入人力多以及半成品屡次装夹，质量不易操控，且终究精加工进程中因呈现过***现象，导致形位公役超差严峻。

而工艺流程②中工序较少，个别工序兼并一次装夹切削成形，且一直以净成形的齿形为***基准，并且热处理后精加工时，行星齿轮以齿形***，压紧背锥，将内孔和球面一次精车成形，这样使得以内孔为基准，检测球面跳动时极易操控在0.03mm以内。这样在确保锻造工序锥齿齿形精度及热处理后精加工齿形***体精度、找正晶确前提下，加工内孔、球面至尺度后，以内孔为基准检测锥齿齿圈跳动，可安稳地操控在0.04mm以内。

这样结合前述行星齿轮在差速器总成内的装置状况，及无论是其行星架绕半轴齿轮轴线公转，或行星齿在半轴齿轮外力作用下绕其本身轴线自转，均能传动平稳，噪声较小，也排除了球面垫片、壳体内球面SR的非正常磨损，进步了齿轮的使用寿命。

三、半轴齿轮加工工艺剖析与改善

现在差速器半轴齿轮机加工工艺流程大致也有以下两种：

①格的精锻件毛坯→冷切边→抛丸→钻孔→车小端面、内孔→车外圆、装置面、背锥→拉削内花键→热处理→磨削外圆、装置面。

工艺流程①中的首要工序如图4所示。

图　4

钻孔--车小端面、内孔--车外圆、装置面、背锥--磨削外圆、装置面

②合格的精锻件毛坯→抛丸→车小端面、外圆、装置面、背锥→冷切边→钻孔、车内孔→拉削内花键→热处理→磨削外圆、装置面。

工艺流程②中的首要工序如图5所示。

图　5

车小端面、外圆、装置面、背锥--钻孔、车内孔--磨削外圆、装置面

比照以上两种半轴齿轮的热前、热后加工工艺能够看出，工艺流程①中热前工序较多，导致加工进程占用设备多、投入人力多，质量不易操控。

而两个工艺流程中的热后精加工工序，从字面上看没有任何区别，但从工序图中能够看出，两者的底子区别在于加工时的***基准不同。

工艺流程①是以内花键键侧***磨削加工的，执行该工艺的厂家，仅是为了满足图样要求及投合车桥厂家机械地按图验收的应付行为，是没有从差速器的作业原理、齿轮的作业状况及传递力和扭矩的状况仔细剖析而采纳的短期行为。半轴齿轮的内花键是与轿车半轴的外花键相配的，属空隙合作，仅传递左右两车轮转弯行进时而形成的两根轿车半轴自转角速度不同而产生的扭矩。

如果按照用户的图样机械地照抄照搬，为了应付以内花键为基准，检测装置端面、外圆的端、径向跳动，势必会因内花键的花键变形（鉴于国内现在的原材料、淬火油及淬火工艺现状，热处理花键变形很难像国外一样得到有用而安稳的操控）而削弱对齿圈跳动的操控。

别的，以内花键***胀紧的热后加工方式，常常会因内花键变形巨细不一、形状无规则，使花键孔呈现的锥度、椭圆度不同而导致件件齿轮在锥度花键轴上的轴向方位不一，由此而磨削出来的齿轮装置面高低也会呈现散差较大的现象，从而导致磨削加工出的同批次半轴齿轮装置距尺度极不安稳，而使装置出的差速器总成半轴齿轮的轴向空隙不安稳，经常呈现滚动进程中的点卡现象及空隙较大，使流水线上的装置工人频频更换调整垫片，影响装置功率。或因装置忽略时，没有发现空隙过大，会形成差速器滚动异响，导致终究拆解总成。

而工艺流程②中，是以齿形***、压紧小端面，磨削装置面和外圆的，装置面相关于外圆轴颈的笔直度或端面跳动极易确保，一起以外圆、装置面为基准，反测锥齿齿形的齿圈跳动，也较简单地操控在0.08mm以内，这样就很好地确保了锥齿轮外圆、装置面、齿形等形位公役的特殊特性，一起也与齿轮终究归纳检测时的检测基准达到了一致，即以半轴齿轮的外圆和装置面为基准，以行星齿轮的内孔和球面为基准，在锥齿轮专用归纳检测仪上检查以上对滚，检测一对齿轮的装置距变动范围、侧隙巨细、齿面接触区巨细及方位等，类似于在差速器壳体内装置、检测、作业状况的真实再现。

这样就基本完成了差速器锥齿轮加工进程中的***基准、检测基准与装置基准或作业基准的高度一致，有利于进步齿轮的加工精度，避免基准转化形成的精度丢失，从而进步齿轮的使用寿命。

齿轮加工工艺流程：

1.铸造制坯

热模锻仍然是轿车齿轮件广泛运用的毛坯铸造工艺。近年来，楔横轧技能在轴类加工上得到了大范围推广。这项技能特别合适为比较复杂的阶梯轴类制坯，它不仅精度较高、后序加工余量小，并且出产效率高。

2.正火

这一工艺的意图是取得合适后序齿轮切削加工的硬度和为终究热处理做安排准备，以有用减少热处理变形。所用齿轮钢的材料通常为20CrMnTi,一般的正火由于受人员、设备和环境的影响比较大，使得工件冷却速度和冷却的均匀性难以操控，造成硬度散差大，金相安排不均匀，直接影响金属切削加工和终究热处理，使得热变形大而无规则，零件质量无法操控。为此，选用等温正火工艺。实践证明，选用等温正火有用改变了一般正火的弊端，产品质量稳定牢靠。

3.车削加工

为了满足高精度齿轮加工的***要求，齿坯的加工全部选用数控车床，运用机械夹紧不重磨车刀，完成了在一次装夹下孔径、端面及外径加工同步完成，既保证了内孔与端面的笔直度要求，又保证了大批量齿坯出产的尺度离散小。然后进步了齿坯精度，保证了后序齿轮的加工质量。另外，数控车床加工的***率还大大减少了设备数量，经济性好。

4.滚、插齿

加工齿部所用设备仍很多选用普通滚齿机和插齿机，尽管调整维护方便，但出产效率较低，若完成较大产能需求多机同时出产。跟着涂层技能的发展，滚刀、插刀刃磨后的再次涂镀非常方便地进行，通过涂镀的刀具可以明显地进步运用寿命，一般能进步90%以上，有用地减少了换刀次数和刃磨时间，效益显着。

5.剃齿

径向剃齿技能以其效率高，规划齿形、齿向的修形要求易于完成等优势被广泛使用于大批量轿车齿轮出产中。公司自1995年技能改造购进意大利公司专用径向剃齿机以来，在这项技能上已经使用老练，加工质量稳定牢靠。

6.热处理

轿车齿轮要求渗碳淬火，以保证其杰出的力学性能。对于热后不再进行磨齿加工的产品，稳定牢靠的热处理设备是必不可少的。公司引入的是德国劳易公司的连续渗碳淬火出产线，取得了满足的热处理效果。

7.磨削加工

主要是对通过热处理的齿轮内孔、端面、轴的外径等部分进行精加工，以进步尺度精度和减小形位公役。

模具种类

金属冲压模具：连续模、单冲模、复合模、拉伸模

塑胶成型模：注塑模、挤塑模、吸塑模

压铸模具

锻造模具

粉末冶金模具

橡胶模具

模具加工流程

开料：前模料、后模模料、镶件料、行位料、斜顶料。

开框：前模模框、后模模框。

开粗：前模模腔开粗、后模模腔开粗、分模线开粗。

铜公：前模铜公、后模铜公、分模线清角铜公。

线切割：镶件分模线、铜公、斜顶枕位。

电脑锣：精锣分模线、精锣后模模芯。

电火花：前模粗、铜公、公模线清角、后模骨位、枕位。

钻孔、***、顶针；模具顶***水路孔加工行位、行位压极。

斜顶、复顶针、配顶针。

根本特色

1.加工精度要求高：一副模具一般是由凹模、凸模和模架组成，有些还或许是多件拼合模块。于是上、下模的组合，镶块与型腔的组合，模块之间的拼合均要求有很高的加工精度。精密模具的尺寸精度往往达μm级。

2. 形面杂乱：有些产品如轿车覆盖件、飞机零件、玩具、家用电器，其形状的表面是由多种曲面组合而成，因而，模具型腔面就很杂乱。有些曲面必须用数学计算方法进行处理。

3. 批量小 ：模具的出产不是大批量成批出产，在很多情况下往往只出产一付。

4.工序多 ：模具加工中总要用到铣、镗、钻、铰和攻螺纹等多种工序。

5.重复性投产模具的运用是有寿数的：当一付模具的运用超越其寿数时，就要更换新的模具，所以模具的出产往往有重复性。

6.仿形加工模具出产中有时既没有图样，也没有数据，并且要根据实物进行仿形加工。这就要求拷贝精度高，不变形。

7.模具资料优异，硬度高模具的主要资料多采用优质合金钢制造，特别是高寿数的模具，常采用Crl2、CrWMn等莱氏体钢制造。

根据上述诸多特色，在选用机床上要尽或许满意加工要求，如数控系统的功用要强、机床精度要高、刚性要好、热稳定性要好、具有仿形功用等。

加工工艺流程

1.底面加工，加工量保证。

2.铸件毛坯基准找正，2D、3D型面余量查看。

3.2D、3D型面粗加工，非装置非工作平面加工。

4.半精加工前，侧基准面的找正确保精度。

5.半精加工2D、3D型面，精加工各类装置工作面，半精加工各类导向面、导向孔，留余量精加工工艺基准孔及高度基准面，并记载数据。

6.检验复查加工精度。

7.钳工镶作工序。

8.精加工前，工艺基准孔基准面找正，镶块余量查看。

9.精加工型面2D、3D，侧冲型面及孔位，精加工工艺基准孔及高度基准，精加工导向面及导向孔。

10.检验复查加工精度。

注意事项

1.工艺编制简明、表达详细，加工内容尽量数值化表达。

2.加工***难点处，工艺要特别强调。

3.需要组合加工处，工艺表达清楚。

4.镶块需独自加工时，注意加工精度的工艺要求注明。

5.组合加工后，需独自加工的镶块零件，组合加工时工艺装置独自加工的基准要求。

6. 模具加工中绷簧是***简单损坏的，所以要挑选疲劳寿数长的模具绷簧。