CN107234268A - 一种薄壁行星架的加工方法及工装夹具 - Google Patents

Abstract

本发明创造提供了一种薄壁行星架的加工方法及工装夹具，将第一行星架上的基准孔、行星轴轴孔分别粗加工，不加工到成品尺寸，将第二行星架上的行星轴轴孔粗加工不加工到成品尺寸，将花键孔加工到成品尺寸，第一行星架和第二行星架上的行星轴孔对准后将第一行星架与第二行星架焊接在一起，将焊接后的工件放置在工装夹具上，利用芯轴与花键孔的配合进行定心，工装夹具将工件夹紧后，一次性将基准孔和行星轴轴孔加工到成品尺寸。本发明创造所述的加工方法，改变了装夹方式和装夹基准，定位压紧后，一次性将基准孔和行星轴轴孔加工出来，能够准确的保证两者的位置度，避免累计误差造成的位置度不合格，从而影响装配质量，大大的降低了零件的次品率。

Description

一种薄壁行星架的加工方法及工装夹具

技术领域

本发明创造属于薄壁行星架加工领域，尤其是涉及一种薄壁行星架的加工方法及工装夹具。

背景技术

图1所示零件为薄壁行星架。该件为焊接件(第一行星架的材料为SAE8620,第二行星架为冲压板材，材料为SAPH400)，属于典型薄壁焊接件，厚度只有4mm。该件异于常规零件的是：厚度太薄，且为焊接件，整体的强度较之一体件要差，该工件要求的位置度严格，并且所要加工的行星轮轴轴孔是盲孔，而且花键节圆相对于基准孔与行星轮销轴孔都有严格要求，成品要求行星轮轴轴孔相对于基准A位置度为0.05，花键节圆相对于基准A径跳0.05，行星轮轴轴孔直径为0.015公差带，因此该工件在加工过程中废品率极高，加工困难。

发明内容

有鉴于此，本发明创造旨在提出一种薄壁行星架的加工方法及工装夹具，以解决上述问题。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

一种薄壁行星架的加工方法，将第一行星架上的基准孔、行星轴轴孔分别粗加工，不加工到成品尺寸，将第二行星架上的行星轴轴孔粗加工不加工到成品尺寸，将花键孔加工到成品尺寸，第一行星架和第二行星架上的行星轴孔对准后将第一行星架与第二行星架焊接在一起，将焊接后的工件放置在工装夹具上，利用芯轴与花键孔的配合进行定心，工装夹具将工件夹紧后，一次性将基准孔和行星轴轴孔加工到成品尺寸。

进一步的，工装夹具定位采用的是利用插入式花键塞规以花键大径为基准定心，盲孔的内端面定位，第一行星架的端面压紧。

进一步的，

(1)首先加工单件：将花键孔加工到成品，将第一行星架的基准孔粗加工，粗加工第一行星架的盲孔，将第二行星架的通孔也粗加工；

(2)焊接：将第一行星架的盲孔和第二行星架的通孔对齐，然后将第一行星架与第二行星架焊接；

(3)定位：将工件放置在定位套上，第一行星架的端面与定位套的端面接触，利用盲孔的端面进行定位，用定位销依次穿过通孔、定位柱定位孔，定位销的端部与盲孔的端部抵接；

(4)定心：用芯轴将工件定心：芯轴穿过工件，芯轴中部与花键孔配合，芯轴下部深入到定位孔的配合部内；

(5)压紧：压套放在工件上，压爪压在压套上，压爪将工件压紧后将插入式芯轴和定位销拔出；

(6)加工：采用反刀将基准孔进行精镗孔，然后加工盲孔和通孔至成品。

进一步的，步骤(6)中在加工盲孔和通孔时，最后工步选择铰刀将盲孔和通孔分别加工到成品尺寸。

一种用于上述加工方法的工装夹具，包括定位套、芯轴、定位装置和压紧装置，定位装置和压紧装置分别相对于定位套固定，压紧装置和定位装置分布在定位套的外侧，定位装置用于薄壁行星架的定位，定位套与芯轴配合用于薄壁行星架的定心，压紧装置压紧薄壁行星架的端面；

定位套的轴线方向的中部开有贯穿定位套的定位孔，定位孔与芯轴配合，芯轴采用分段式设计，芯轴包括芯轴上部、芯轴下部、和芯轴中部，芯轴上部为手持部，芯轴中部为与花键孔配合的花键段，花键段上设置有与花键孔配合的花键，花键设置有锥度，下部与定位孔配合。

进一步的，所述花键的锥度为1:20，花键的小头端靠近芯轴下部，花键的大头端靠近芯轴上部。

进一步的，定位套的下端设置有一体设计的突出于下端面的定位圆柱，定位圆柱的外径小于定位套的外径，定位圆柱与定位套同轴心设置，定位套设置在底板上，底板的中部开有与定位圆柱配合的安装孔，定位圆柱位于安装孔内，定位圆柱侧部的定位套的下端面与底板的上端面接触，定位套与底板固接。

进一步的，定位装置包括定位座、定位柱和定位销，定位柱与定位座垂直设置，定位柱穿过定位座的上部，定位柱能在定位座上水平滑动，定位柱的长度方向与定位套的径向方向平行，定位柱靠近定位套的一端设置有用于安装定位销的定位柱定位孔，定位销与定位柱定位孔配合用于工件的定位。

进一步的，定位柱定位孔的轴线与定位柱的轴线垂直，定位柱定位孔的轴线与定位柱的轴线相交。

进一步的，压爪为右旋90度转角油缸，压爪的数量为四个，压爪围绕着定位套的圆周均匀分布，压爪压紧工件时，工件的待加工孔露在外部。

相对于现有技术，本发明创造所述的一种薄壁行星架的加工方法及工装夹具具有以下优势：

(1)本发明创造所述的加工方法，改变了装夹方式和装夹基准，定位压紧后，一次性将基准孔和行星轴轴孔加工出来，能够准确的保证两者的位置度，避免累计误差造成的位置度不合格，从而影响装配质量，大大的降低了零件的次品率；

(2)本发明创造的工装夹具结构简单，采用芯轴进行定位，定位精准度高，加工后的工件精准度高，次品率低。

附图说明

构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：

图1为本发明创造实施例所述的薄壁行星架的结构示意图；

图2为本发明创造实施例所述的薄壁行星架的纵向剖视图；

图3为图2中的X处的放大图；

图4为本发明创造实施例所述的工装的纵向剖视图；

图5为本发明创造实施例所述的工装的俯视图；

图6为本发明创造实施例所述的定位套的纵向剖视图；

图7为本发明创造实施例所述的芯轴的纵向剖视图；

图8为本发明创造实施例所述的加工工艺加工后的位置度报告(其中报告中的上孔指的是通孔，下孔指的是盲孔)。

附图标记说明：

1、底板；101、安装孔；102、锁紧用油槽油路；103、松开用油槽油路；2、油缸连接板；3、垫块；4、定位座；5、定位柱；501、限位块；502、定位柱定位孔；6、定位销；7、芯轴；71、芯轴上部；72、芯轴中部；721、花键；73、芯轴下部；8、薄壁行星架；81、第一行星架；811、圆柱体；812、第一架板；8121、盲孔；8122、环形槽；82、第二行星架；821、第二架板；8211、通孔；第二架板；822、固接板；9、定位套；91、定位圆柱；92、定位孔；921、过渡部；922、配合部；93、螺纹沉孔；94、环形突起；10、压套；11、压爪；12、O形密封圈；A、基准孔；B、花键孔。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。

如图1、2、3所示，薄壁行星架8包括第一行星架81和第二行星架82，第一行星架81和第二行星架82为独立的个体，第一行星架81和第二行星架82通过焊接连接在一起。第一行星架81包括设置成一体的圆柱体811和第一架板812，圆柱体811的中部加工有与圆柱体811同轴心设置的花键孔B，花键孔B内设置有内花键。花键孔B设置在圆柱体811的一端，花键孔B以外的圆柱体811中部加工有基准孔A，基准孔A与圆柱体811同轴心。

如图1、2、3所示，第一架板812为环形结构，第一架板812设置在圆柱体811远离花键孔B的一端，第一架板812与圆柱体811同轴心，第一架板812的外径大于圆柱体811的外径。第二行星架82设置在靠近设置有花键孔B的圆柱体811的一端，第二行星架82包括环形的第二架板821，靠近第二架板821的外圆周壁的第二架板821靠近第一架板812的端面上设置有朝向第一架板812延伸的固接板822，固接板822是冲压成型的。固接板822与第二架板821垂直，固接板822的数量有四个，固接板822围绕着第二架板821的轴线均匀分布。第一架板812的外圆周壁与固接板822靠近第一架板812的侧壁焊接。

如图1、2、3所示，固接板822与固接板822之间的第一架板812与第二架板821之间的空隙放置行星轮，相应的固接板822与固接板822之间的第一架板812与第二架板821上设置有放置行星轮轴的行星轮轴轴孔，第一架板812上的行星轮轴轴孔为盲孔8121，第二架板821上的行星轮轴轴孔为通孔8211，盲孔8121与通孔8211同轴心设置。

本发明创造提出了一种用于加工薄壁行星架8的夹具：

如图4、5所示，一种用于加工薄壁行星架8的夹具包括底板1、定位套9、压爪11、定位装置。定位套9的下端设置有一体设计的突出于下端面的定位圆柱91，定位圆柱91的外径小于定位套9的外径，定位圆柱91与定位套9同轴心设置。底座的中部开有与定位圆柱91配合的安装孔101，定位圆柱91位于安装孔101内，定位圆柱91侧部的定位套9的下端面与底板1的上端面接触，定位套9上开有三个均匀分布的螺纹沉孔93，定位套9与底板1通过螺栓固接。

如图4所示，定位装置设置在定位套9侧部的底板1上。定位装置包括定位座4和定位柱5，定位座4的下端设置有垫块3，垫块3固定在底板1上。定位柱5与定位座4垂直设置，定位柱5穿过定位座4的上部，定位柱5能在定位座4上水平滑动。定位柱5的长度方向位于薄壁行星架8的径向方向上，定位柱5远离定位套9的一端设置有限位块501，定位柱5的另外一端设置有用于安装定位销6的定位柱定位孔502，定位柱定位孔502的轴线与定位柱5的轴线垂直，定位柱定位孔502的轴线与定位柱5的轴线相交。使用时，定位销6依次穿过薄壁行星架8和定位柱定位孔502，将薄壁行星架8进行定位。定位销6的下端与薄壁行星架8的盲孔8121的端面抵接。

如图6所示，定位套9的轴线方向的中部开有贯穿定位套9的定位孔92，定位孔92为台阶孔，定位孔92的上部为过渡部921，定位孔92的下部为与芯轴7配合的配合部922。定位套9的上端面设置有环形突起94。定心用的花键芯轴7设计采用分段配合设计，有效控制了芯轴7的同轴度。如图7所示，芯轴7包括芯轴上部71、芯轴下部73、和芯轴中部72，芯轴上部71为手持部，芯轴上部71的外壁上设置有滚花。芯轴下部73为光滑的圆柱体，芯轴下部73与定位孔92的配合部922配合，芯轴下部73与配合部922的配合间隙为0.005mm。芯轴中部72为与花键孔B配合的花键段，花键段的上部设置有与花键孔B配合的花键721，花键721设置有锥度，花键721的小头端靠近芯轴下部73，花键721的大头端靠近芯轴上部71，芯轴中部72的外径大于芯轴下部73的外径，芯轴中部72与花键孔B配合，花键721的锥度设计成1:20，这样与花键孔B形成无间隙配合，更好的保证工件的花键孔与34mm的基准孔A在加工中的同轴度。

如图1、2所示，压爪11的数量为四个，压爪11通过油缸连接板2固定在底板1上，压爪11围绕着定位套9的圆周均匀的分布，压爪11的压板将薄壁行星架8压紧时，待加工的行星轴孔露在外部，以方便加工。油缸连接板2与底板1之间通过螺栓固定，油缸连接板2与底板1之间间隔设置有三个O形密封圈12，O形密封圈12与O形密封圈12之间分别设置有压爪11的锁紧用油槽油路102和松开用油槽油路103。压爪11为转角油缸结构，转角油缸采用双作用右旋90度转角油缸，压力大约为0.5-7(MPa)。

如图1所示，由于第二架板821的厚度比较薄，如果压爪11直接压在第二架板821上，第二架板821很容易发生变形，第二架板821变形后，会影响通孔8211的加工精度，所以同时设计了与工件配合的压套10。压套10为圆环形套筒，第二架板821上开有与压套10配合的环形开口，第一架板812上开有与压套10配合的环形槽8122，压紧时，压套10的下端抵顶在环形槽8122内。工作时，压套10放在工件上，压爪11的压板压在压套10上，压套10与工件的解触面和定位面与工件的接触面一一对应，以防止压紧变形。

盲孔8121与通孔8211分别相对于基准孔A的位置度为0.05、全跳动为0.05；盲孔8121与通孔8211的规格为φ8(+0.015，0)，基准孔A的规格为φ34(+0.025，0)。

基准孔A、盲孔8121、通孔8211现有的加工方法为：

(1)首先加工单件时，将第一行星架81的基准孔A与花键孔B加工到成品尺寸，粗加工4个盲孔8121至6.8mm，然后将第二行星架82也粗加工四个通孔8211至6.8mm；

(2)将第一行星架81的盲孔8121和第二行星架82的通孔8211对齐，然后将第一行星架81与第二行星架82焊接；

(3)用液压夹具涨紧基准孔A,然后用盲孔8121端端面定位，将第一行星架81上的盲孔8121加工成8mm孔，将第二行星架82上的通孔8211加工成8mm通孔8211；

(4)加工8mm孔时，用两把刀加工，先用铣刀精铣至孔径7.8mm，然后镗刀精镗到8mm。

上述加工方法存在的问题点：

a、因夹具的重复定位精度及基准孔A的自身精度,材料的变形的影响，盲孔8121与通孔8211的位置度0.05保证困难，不能100％合格，次品率高；

b、因第一行星架81和第二行星架82材料不一致,造成在镗孔时盲孔8121与通孔8211直径不一致,并且孔径不稳定。

本发明创造中改进的工艺流程和方法为：

a、首先在第一行星架81单件加工时，将基准孔A不加工到成品尺寸，焊接组合后钻镗孔时再加工到成品尺寸；

b、改变组件钻镗孔时的夹具定位及夹紧基准。

具体的就是改变传统思维模式，由原来夹具涨紧基准孔A后，再加工4个φ8mm孔，改为以花键大径定心(利用插入式花键721塞规定心)，盲孔8121端面定位，行星架端面压紧的加工方式。

改进后的加工步骤：

(1)首先加工单件时，将花键孔B加工到成品，将第一行星架81的基准孔A粗加工，粗加工四个盲孔8121，然后将第二行星架82也粗加工四个通孔8211；

(2)将第一行星架81的盲孔8121和第二行星架82的通孔8211对齐，然后将第一行星架81与第二行星架82焊接；

(3)将工件放置在定位套9上，第一行星架81的端面与定位套9的端面接触，利用盲孔8121的端面进行定位，用定位销6依次穿过通孔8211、定位柱定位孔502，定位销6的端部与盲孔8121的端部抵接；

(4)用芯轴7将该工件定心：芯轴7穿过工件，芯轴中部72与花键孔B配合，芯轴下部73深入到定位孔92的配合部922内；

(5)压套10放在工件上，压爪11的压板压在压套10上，压爪11将工件压紧后将插入式芯轴7和定位销6拔出；

(6)采用反刀将基准孔A进行精镗孔，然后加工四个盲孔8121和四个通孔8211至成品。

最后的步骤(6)中同时对加工8mm孔的刀具进行了优化，最后工步添加了一把铰刀进行加工，保证上下孔的一致性及成品图纸要求。

改进后加工工艺加工出来的工件的位置度报告如图8，改进后加工工艺的优点：一次装夹，将基准孔A与4个行星轴轴孔加工出来，位置度100％可以控制在0.05以内，而且采用插入式芯轴7的定心，使之花键孔与基准孔A的跳动关系，也可保证。

综上所述，加工薄壁行星架8需要注意的是：

(1)、薄壁异形焊接件，在加工行星轮轴轴孔过程中对刀具的选型及加工工步的组合性很高，应充分考虑工件的材料及变形；

(2)、位置度要求严格的产品，在选择加工工艺过程中，因尽量选择，位置度的评价基准与被加工孔，一次加工出来，避免累计误差造成的位置度不合格，从而影响装配质量。

(3)、工艺路线的确定要充分考虑技术经济性。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种薄壁行星架的加工方法，其特征在于：将第一行星架(81)上的基准孔(A)、行星轴轴孔分别粗加工，不加工到成品尺寸，将第二行星架(82)上的行星轴轴孔粗加工不加工到成品尺寸，将花键孔(B)加工到成品尺寸，第一行星架(81)和第二行星架(82)上的行星轴孔对准后将第一行星架(81)与第二行星架(82)焊接在一起，将焊接后的工件放置在工装夹具上，利用芯轴(7)与花键孔(B)的配合进行定心，工装夹具将工件夹紧后，一次性将基准孔(A)和行星轴轴孔加工到成品尺寸。

2.根据权利要求1所述的薄壁行星架的加工方法，其特征在于：工装夹具定位采用的是利用插入式花键塞规以花键大径为基准定心，盲孔(8121)的内端面定位，第一行星架(81)的端面压紧。

3.根据权利要求1所述的薄壁行星架的加工方法，其特征在于，具体的加工步骤如下：

(1)首先加工单件：将花键孔(B)加工到成品，将第一行星架(81)的基准孔(A)粗加工，粗加工第一行星架(81)的盲孔(8121)，将第二行星架(82)的通孔(8211)也粗加工；

(2)焊接：将第一行星架(81)的盲孔(8121)和第二行星架(82)的通孔(8211)对齐，然后将第一行星架(81)与第二行星架(82)焊接；

(3)定位：将工件放置在定位套(9)上，第一行星架(81)的端面与定位套(9)的端面接触，利用盲孔(8121)的端面进行定位，用定位销(6)依次穿过通孔(8211)、定位柱定位孔(502)，定位销(6)的端部与盲孔(8121)的端部抵接；

(4)定心：用芯轴(7)将工件定心：芯轴(7)穿过工件，芯轴中部(72)与花键孔(B)配合，芯轴下部(73)深入到定位孔(92)的配合部(922)内；

(5)压紧：压套(10)放在工件上，压爪(11)压在压套(10)上，压爪(11)将工件压紧后将插入式芯轴(7)和定位销(6)拔出；

(6)加工：采用反刀将基准孔(A)进行精镗孔，然后加工盲孔(8121)和通孔(8211)至成品。

4.根据权利要求3所述的薄壁行星架(8)的加工方法，其特征在于：步骤(6)中在加工盲孔(8121)和通孔(8211)时，最后工步选择铰刀将盲孔(8121)和通孔(8211)分别加工到成品尺寸。

5.一种用于权利要求1至4任一项加工方法的工装夹具，其特征在于：包括定位套(9)、芯轴(7)、定位装置和压紧装置，定位装置和压紧装置分别相对于定位套(9)固定，压紧装置和定位装置分布在定位套(9)的外侧，定位装置用于薄壁行星架(8)的定位，定位套(9)与芯轴(7)配合用于薄壁行星架(8)的定心，压紧装置压紧薄壁行星架(8)的端面；

定位套(9)的轴线方向的中部开有贯穿定位套(9)的定位孔(92)，定位孔(92)与芯轴(7)配合，芯轴(7)采用分段式设计，芯轴(7)包括芯轴上部(71)、芯轴下部(73)、和芯轴中部(72)，芯轴上部(71)为手持部，芯轴中部(72)为与花键孔(B)配合的花键段，花键段上设置有与花键孔(B)配合的花键(721)，花键(721)设置有锥度，芯轴下部(73)与定位孔(92)配合。

6.根据权利要求5所述的工装夹具，其特征在于：所述花键(721)的锥度为1:20，花键(721)的小头端靠近芯轴下部(73)，花键(721)的大头端靠近芯轴上部(71)。

7.根据权利要求5所述的工装夹具，其特征在于：定位套(9)的下端设置有一体设计的突出于下端面的定位圆柱(91)，定位圆柱(91)的外径小于定位套(9)的外径，定位圆柱(91)与定位套(9)同轴心设置，定位套(9)设置在底板(1)上，底板(1)的中部开有与定位圆柱(91)配合的安装孔(101)，定位圆柱(91)位于安装孔(101)内，定位圆柱(91)侧部的定位套(9)的下端面与底板(1)的上端面接触，定位套(9)与底板(1)固接。

8.根据权利要求5所述的工装夹具，其特征在于：定位装置包括定位座(4)、定位柱(5)和定位销(6)，定位柱(5)与定位座(4)垂直设置，定位柱(5)穿过定位座(4)的上部，定位柱(5)能在定位座(4)上水平滑动，定位柱(5)的长度方向与定位套(9)的径向方向平行，定位柱(5)靠近定位套(9)的一端设置有用于安装定位销(6)的定位柱定位孔(501)，定位销(6)与定位柱定位孔(501)配合用于工件的定位。

9.根据权利要求8所述的工装夹具，其特征在于：定位柱定位孔(502)的轴线与定位柱(5)的轴线垂直，定位柱定位孔(502)的轴线与定位柱(5)的轴线相交。

10.根据权利要求5所述的工装夹具，其特征在于：压爪(11)为右旋90度转角油缸，压爪(11)的数量为四个，压爪(11)围绕着定位套(9)的圆周均匀分布，压爪(11)压紧工件时，工件的待加工孔露在外部。