CN107322239B - 一种单向离合器外圈的加工方法 - Google Patents

一种单向离合器外圈的加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种单向离合器外圈的加工方法，所述方法包括如下步骤：(1)备料；(2)车加工；(3)铣加工；(4)钳加工；(5)推削加工；(6)钳加工；(7)化学热处理；(8)热处理；(9)车加工；(10)钳加工；(11)热处理；(12)喷砂；(13)磨加工；(14)磨加工；(15)磨加工；(16)钳加工；(17)探伤。本发明普通机床与数控机床有效衔接，充分发挥各类机床的优点，并插入合理的热处理和辅助工序，使其加工流程更加合理，操作方法简便，工件质量易于控制。偏心圆弧面的表面粗糙度达到Ra0.4，未发现微裂纹，加工时间与原方法相比缩短了17％，加工成本降低了6％，此加工技术可广泛推广应用。

Description

一种单向离合器外圈的加工方法
技术领域
本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种单向离合器外圈的偏心圆弧加工和热处理。
背景技术
单向离合器由内圈、外圈、滚柱、弹簧等零件组成，是液力变矩器中的一个关键组件，滚柱在内圈和外圈的圆弧面上滚动工作，使内圈与外圈分离或联接。单向离合器外圈的偏心圆弧要求形状准确，尺寸精度IT6，表面粗糙度Ra0.4，渗碳淬火60～65HRC。目前主要的加工方法是：
1.锻造—正火+回火—车(车两端面及内外圆)—磨(粗磨两平面)—线切割(粗割偏心圆弧)—表面处理(镀铜或涂防渗碳剂)—线切割(半精割偏心圆弧)—热处理(渗碳淬火60～65HRC)—表面处理(去除铜层或防渗碳剂)—磨(精磨两平面)—磨(精磨内外圆)—磨(专用机床精磨偏心圆弧)—探伤(磁性探伤检查有无裂纹)。
2.锻造—正火+回火—车(车两端面及内外圆)—磨(粗磨两平面)—拉(单刀粗拉削偏心槽)—拉(单刀半精拉削偏心槽)—表面处理(镀铜或涂防渗碳剂)—拉(半精拉削偏心圆弧)—热处理(渗碳淬火60～65HRC)—表面处理(去除铜层或防渗碳剂)—磨(精磨两平面)—磨(精磨内外圆)—磨(专用机床精磨偏心圆弧)—探伤(磁性探伤检查有无裂纹)。
方法1采用两道线切割切割偏心圆弧，加工效率低；方法2用单刀拉削偏心圆弧，由于拉削量大，拉刀磨损快，刀具成本高。两种加工方法中，偏心圆弧的精加工都需专用磨床，并且用两种加工方法所加工的单向离合器外圈在使用一段时间后，偏心圆弧出现微裂纹，严重时有起层脱落。现有的加工方法存在如下不足：
(1)两道线切割，生产效率低，生产周期长。粗拉削的拉削量大，拉刀磨损快，刀具成本高。
(2)偏心圆弧面的表面粗糙度只能达到Ra0.8。
(3)在磁伤检查时，发现5％的工件在偏心圆弧面有磨削裂纹。单向离合器外圈在使用一段时间后，偏心圆弧面出现微裂纹，严重时有起层脱落，影响到产品的性能。
因此，单向离合器外圈的加工亟需一种稳定、经济、快速的加工方法，以满足实际生产的需求。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种单向离合器外圈的加工方法，以满足批生产的要求。
本发明是这样实现的，它包括以下步骤：
(1)备料：选用渗碳合金结构钢锻件；
(2)车加工：在普通卧式车床加工，用三爪卡盘夹紧外圆，车端面、内孔、外圆，留余量；
(3)铣加工：在立式加工中心加工，用外圆及一端面定位，铣偏心槽，槽宽尺寸至要求，偏心圆弧留余量；
(4)钳加工：去除毛刺；
(5)推削加工：在立式液压机床加工，用推刀推削偏心槽的根部圆角至要求；
(6)钳加工：去除毛刺；
(7)化学热处理：表面渗碳(不淬火)；
(8)热处理：完全退火；
(9)车加工：在卧式数控车床加工，用三爪卡盘夹紧外圆，车端面、内孔、外圆，内孔车至要求，端面、外圆留余量；
(10)钳加工：去除毛刺；
(11)热处理：淬火+回火；
(12)喷砂：去除氧化层；
(13)磨加工：在平面磨床加工，平磨两端面至要求；
(14)磨加工：在外圆磨床加工，用一端面及偏心圆弧定位，磨外圆至要求；
(15)磨加工：在立式数控磨床加工，用一端面、外圆及偏心槽的一侧面定位，磨偏心圆弧；
(16)钳加工：去除毛刺；
(17)探伤：磁力探伤。
所述步骤(1)备料，锻件按QJ500A-1998锻造，正火状态交货。
所述步骤(2)车加工，加工工序图见图2，车端面尺寸Ltcjs13、内孔尺寸ΦDic、外圆尺寸ΦDoch13三档工序尺寸＝相应的最终尺寸+2×[渗碳层厚度+
(2.5mm～3.2mm)]或相应的最终尺寸－2×[渗碳层厚度+(2.5mm～3.2mm)]。当外圆、两端面不渗碳时：相应的最终尺寸+2×[渗碳层厚度+(2.5mm～3.2mm)]；当内孔不渗碳时：相应的最终尺寸－2×[渗碳层厚度+(2.5mm～3.2mm)]。
所述步骤(3)铣加工，加工工序图见图2，铣偏心槽，槽宽尺寸LW1、LW2，圆角RSC，偏心圆弧Rbcjs9。槽宽尺寸LW1、LW2是最终尺寸。圆角RSC是按圆角RS1(图2)和工艺性确定，但不能影响偏心圆弧的渗碳层深度。偏心圆弧Rbcjs9＝偏心圆弧Rbjs6－(余量0.3mm～0.6mm)，公差等级为js9。
所述步骤(5)推削加工，见图3，推削加工两处圆角RS1、RS2，圆角RS1与槽侧面允许接刀，接刀痕迹不大于0.2mm。
所述步骤(7)渗碳，根据工件材料、结构、渗碳深度，确定渗碳温度、时间，渗层深度为偏心圆弧余量+设计要求的渗碳层深度。
所述步骤(8)完全退火，根据工件材料、结构确定完全退火温度、时间。主要是为了细化晶粒、消除组织缺陷、消除残余应力、降低硬度，为后续加工和淬火作准备。
所述步骤(9)车加工，见图1，车两端面、内孔、外圆，端面尺寸车为Ltjs7+(0.5mm～0.7mm)、内孔尺寸ΦDi车至要求、外圆尺寸车为ΦDoh7+(0.3mm～0.4mm)。
所述步骤(11)热处理，淬火、回火是根据工件材料、结构、硬度要求确定加热温度、时间、冷却介质。
所述步骤(12)喷砂，对零件表面喷砂，去除氧化层，也有助于残余奥氏体转变为马氏体。
所述步骤(15)磨加工，见图1，立式数控磨床磨加工偏心圆弧Rbjs6至要求。磨削砂轮的大径根据偏心槽的根部圆角RS1确定，确保能磨出偏心圆弧即可。
所述步骤(17)探伤，主要检查偏心圆弧面有无磨削裂纹、其它面有无淬火裂纹及其它裂纹。
本发明的有益效果在于：
与现有技术相比，普通机床与数控机床有效衔接，充分发挥各类机床的优点，并插入合理的热处理和辅助工序，使其加工流程更加合理，操作方法简便，工件质量易于控制。采用本发明所述的加工方法加工的单向离合器外圈，偏心圆弧面的表面粗糙度达到Ra0.4，偏心圆弧面未发现微裂纹，加工时间与原方法相比缩短了17％，加工成本降低了6％，此加工技术可广泛推广应用。
附图说明
图1是本发明待加工单向离合器外圈的结构示意图；
图2是本发明中粗加工工序的示意图；
图3是本发明中粗加工工序的示意图。
具体实施方式
下面结合附图1～3进一步描述本发明的技术方案，但保护的范围并不局限于所述。
本发明的实施例，其具体加工方法步骤如下：
(1)备料：选择渗碳合金结构钢20CrMnTi-GB/T3077-1999，并按QJ500A-1998锻造及热处理(正火+回火)。
(2)车加工：在普通卧式车床加工，加工工序图见图2：
a)用三爪卡盘的硬爪夹紧坯料外圆，夹紧的同时校正端面。车一端面，端面车出即可，车内孔尺寸ΦDic，车外圆尺寸ΦDoch13，外圆轴向长度只车约总厚度的一半。
b)用三爪卡盘的软爪夹紧已车外圆，并靠紧已车端面。车端面尺寸Ltcjs13，车外圆尺寸ΦDoch13，外圆允许在公差h13范围内接刀。
(3)铣加工：在立式加工中心加工，加工工序图见图2，用外圆及一端面定位(支承端面需要留出退刀距离)，用压板压紧。铣偏心槽，槽宽尺寸LW1、LW2，圆角RSC，偏心圆弧Rbcjs9。
(4)钳加工：去除铣加工毛刺。
(5)推削加工：在立式液压机床加工，见图3，用推刀的引刀部分对准工件的偏心槽，加压推削偏心槽的根部圆角RS1、RS2，圆角RS1与槽侧面允许接刀，接刀痕迹不大于0.2mm。
(6)钳加工：去除推削加工毛刺。
(7)化学热处理：表面渗碳(不淬火)，渗碳层深度1.4mm～1.8mm。
(8)热处理：完全退火。
(9)车加工：在卧式数控车床加工，见图1：
a)用三爪卡盘的软爪反夹紧内孔，并靠紧端面。车一端面，端面车出，保证另一端面有加工余量即可，车外圆，外圆尺寸车为ΦDoh7+(0.3mm～0.4mm)；
b)用三爪卡盘的软爪夹紧已车外圆，并靠紧已车端面。车端面，端面尺寸车为Ltjs7+(0.5mm～0.7mm)，车内圆，内孔尺寸ΦDi车至要求。
(10)钳加工：去除车加工毛刺。
(11)热处理：淬火+回火，偏心圆弧面的硬度60～65HRC，其余部分30～45HRC。
(12)喷砂：对零件表面喷砂，去除氧化层，并有助于残余奥氏体转变为马氏体。
(13)磨加工：在平面磨床加工，见图1:
a)工作台吸一端面，磨一端面，端面磨出，并保证另一端面有加工余量；
b)工作台吸已磨端面，磨另一端面，保证厚度尺寸Ltjs7。
(14)磨加工：在外圆磨床加工，见图1，用一端面及偏心圆弧定位(支承端面需要留出退刀距离)，磨外圆尺寸ΦDoh7至要求。
(15)磨加工：在立式数控磨床加工，见图1，用一端面、外圆及偏心槽的一侧面定位(支承端面在偏心圆弧Rbjs6范围内留出退刀距离)，磨偏心圆弧Rbjs6。
(16)钳加工：去除毛刺。
(17)探伤：磁力探伤，主要检查偏心圆弧面有无磨削裂纹、其它面有无淬火裂纹及其它裂纹。
所述步骤(1)的备料要需方签字确认。
所述步骤(2)车加工：工序尺寸＝相应的最终尺寸+(或－)2×[渗碳层厚度+(2.5mm～3.2mm)]。当外圆、两端面不渗碳时：相应的最终尺寸+2×[渗碳层厚度+(2.5mm～3.2mm)]；当内孔不渗碳时：相应的最终尺寸－2×[渗碳层厚度+(2.5mm～3.2mm)]。
所述步骤(3)铣加工：槽宽尺寸LW1、LW2是最终尺寸。圆角RSC是按圆角RS1(见图1)和工艺性确定，但不能影响偏心圆弧的渗碳层深度。偏心圆弧Rbcjs9＝偏心圆弧Rbjs6－(余量0.3mm～0.6mm)，公差等级为js9。
所述步骤(7)用井式渗碳炉，渗碳温度920℃±10℃，渗碳介质：甲醇60～80滴/min、煤油120～140滴/min，渗碳时间约6.5h(具体时间做试样确定)，渗碳后放入地坑罐中冷却。
所述步骤(8)完全退火的加热温度870℃±10℃，保温时间根据装炉方式、装炉量和工件的有效厚度确定，炉中冷却到150℃出炉空冷。主要是为了细化晶粒、消除组织缺陷、消除残余应力、降低硬度，为后续加工和淬火作准备。
所述步骤(11)淬火加热温度820℃±10℃，保温时间根据装炉方式、装炉量和工件的有效厚度确定，油冷，油温20℃～60℃。回火加热温度160℃±10℃，保温时间根据装炉方式、装炉量和工件的有效厚度确定，空冷。
所述步骤(15)磨加工中磨削砂轮的大径根据偏心槽的根部圆角RS1确定，确保能磨出偏心圆弧即可。

Claims (7)

1.一种单向离合器外圈的加工方法，其特征在于,包括以下步骤:
(1)备料：选用渗碳合金结构钢锻件；
(2)车加工：在普通卧式车床加工，用三爪卡盘夹紧外圆，车端面、内孔、外圆，留余量；
(3)铣加工：在立式加工中心加工，用外圆及一端面定位，铣偏心槽，槽宽尺寸至要求，偏心圆弧留余量；
(4)钳加工：去除毛刺；
(5)推削加工：在立式液压机床加工，用推刀推削偏心槽的根部圆角至要求；
(6)钳加工：去除毛刺；
(7)化学热处理：表面渗碳；
(8)热处理：完全退火；
(9)车加工：在卧式数控车床加工，用三爪卡盘夹紧外圆，车端面、内孔、外圆，内孔车至要求，端面、外圆留余量；
(10)钳加工：去除毛刺；
(11)热处理：淬火+回火；
(12)喷砂：去除氧化层；
(13)磨加工：在平面磨床加工，平磨两端面至要求；
(14)磨加工：在外圆磨床加工，用一端面及偏心圆弧定位，磨外圆至要求；
(15)磨加工：在立式数控磨床加工，用一端面、外圆及偏心槽的一侧面定位，磨偏心圆弧；
(16)钳加工：去除毛刺；
(17)探伤：磁力探伤。
2.根据权利要求1所述的一种单向离合器外圈的加工方法，其特征在于：所述步骤(2)车加工，车端面、内孔、外圆工序尺寸＝相应的最终尺寸+2×[渗碳层厚度+(2.5mm～3.2mm)]或相应的最终尺寸－2×[渗碳层厚度+(2.5mm～3.2mm)]。
3.根据权利要求1所述的一种单向离合器外圈的加工方法，其特征在于：所述步骤(3)铣加工，偏心圆弧Rbcjs9＝偏心圆弧Rbjs6－(余量0.3mm～0.6mm)，公差等级为js9。
4.根据权利要求1所述的一种单向离合器外圈的加工方法，其特征在于：所述步骤(7)用井式渗碳炉，渗碳温度920℃±10℃，渗碳介质：甲醇60～80滴/min、煤油120～140滴/min，渗碳后放入地坑罐中冷却。
5.根据权利要求1所述的一种单向离合器外圈的加工方法，其特征在于：所述步骤(8)完全退火的加热温度870℃±10℃，炉中冷却到150℃出炉空冷。
6.根据权利要求1所述的一种单向离合器外圈的加工方法，其特征在于：所述步骤(9)车两端面、内孔、外圆，端面尺寸车为Ltjs7+(0.5mm～0.7mm)、内孔尺寸ΦDi车至要求，外圆尺寸车为ΦDoh7+(0.3mm～0.4mm)。
7.根据权利要求1所述的一种单向离合器外圈的加工方法，其特征在于：所述步骤(11)淬火加热温度820℃±10℃，油冷，油温20℃～60℃；回火加热温度160℃±10℃，空冷。
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