CN112605615B - 一种轴类零件销孔的加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轴类零件销孔的加工工艺，所述销孔的加工分为热处理前的钻孔、铣槽工序和热处理后的钻铰孔工序；采用包含定位夹紧结构和对刀装置的夹具，采取热处理前粗加工孔，热处理对孔进行防渗处理，热处理后再对孔进行精加工的方式加工销孔。本发明公开了轴类零件销孔的加工工艺，该工艺基于一种专用的夹具设计，使整个轴类零件的销孔加工可控性强，该工艺方法可以有效保证轴类零件的销孔孔径的精度和销孔孔距的尺寸，同时也能控制销孔的垂直度，使整个轴类零件的销孔加工工艺稳定性大大提高，具有巨大的经济效益和实际价值。

Description

一种轴类零件销孔的加工工艺

技术领域

本发明属于齿轮加工制造领域，更具体的，涉及一种轴类零件销孔的加工工艺。

背景技术

四档变速箱结构设计紧凑，减速范围广。其中输入级，输出级，常啮合，一档主动圆柱齿轮基本上是沿用了轴类零件的设计。一档主动圆柱齿轮保留了传统变速箱中间轴的设计，又与之不同。它有如下几个特点，也是难点：

1. 一档主动圆柱齿轮本身是个轴齿。并且齿轮位于整个轴的边缘位置，约占总长的13%。齿轮无论是滚齿还是磨齿，都不好加工，因为受到机床的加工范围的影响，滚齿夹具和磨齿夹具都不好加工。

2. 三个圆柱销孔的加工难度大，孔径小，公差小。

3. 孔距尺寸及垂直度、对称度加工时难以保证。

一般传统的加工方法这三个圆柱销孔是根据热处理后的变形量，结合变形量及最终的成品尺寸的要求，在热前就直接加工成形。对于孔径公差较大，位置度要求较松的产品而言，这种加工工艺方法是能满足其图纸的要求的。

但这个产品因其以上三个加工难点，用传统的加工工艺是不能满足其要求的。因为热处理的变形本来就是一个变数，不仅孔径会发生改变，而且孔距也会在热处理后发生不同程度的伸长，每个产品的伸长量也不相同。因此用传统的工艺方法行不通。

为了到达生产需求只能热处理后加工三个孔。如何在热处理后加工出三个孔，需要注意以下三点：

1、收集热前及热处理后孔距的位置尺寸的相关数据，找出位置尺寸的变化规律。

2、热前粗钻孔，热处理后精加工孔。

3、对热前粗加工的孔进行防渗，这样有利于热处理后孔的精加工。

无论是在热前钻孔还是热处理后精加工孔，都是在立式加工中心进行加工，且必须设计钻孔夹具。钻孔夹具还要兼顾热前与热处理后的加工，即热前及热处理后的钻孔用的是同一套夹具。

目前的技术条件还没有一个能稳定的加工轴类产品销孔，使其保证销孔的高精度，位置度和孔径变形的工艺方法。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本发明公开了轴类零件销孔的加工工艺，该工艺基于一种专用的夹具设计，使整个轴类零件的销孔加工可控性强，该工艺方法可以有效保证轴类零件的销孔孔径的精度和销孔孔距的尺寸，同时也能控制销孔的垂直度，使整个轴类零件的销孔加工工艺稳定性大大提高，具有巨大的经济效益和实际价值。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

公开的轴类零件销孔的加工工艺，所述销孔的加工通过热处理前的钻孔、铣槽工序和热处理后的钻铰孔工序制备得到；使用包含定位夹紧结构和对刀装置的夹具装夹定位，采取处理前粗加工孔，热处理对孔进行防渗处理，热处理后再对孔进行精加工的方式加工销孔。

进一步地，所述热处理前的钻孔、铣槽工序具体操作如下：

S1.定位装夹：把待加工的轴类零件分别放在定位夹紧结构的支撑块上，其台阶面的一端靠在其中一端的支撑块的内侧端面，定好位后，在支撑块的顶端安装有定位夹紧结构对产品的外圆进行夹紧；

S2.对刀一：先定好刀具Y轴的0点位置，再将支撑块一端端面用对刀杆触碰，对好X轴的0点位置；

S3.钻孔加工：先将待加工销孔部位的外圆分别按产品需求铣出台阶面，再用钻花钻孔，使各孔中心线径分别距离产品的台阶另一侧端面的尺寸满足加工要求。

进一步地，所述热处理后的钻铰孔工序，其操作如下：

Y1.产品的装夹：把待加工的轴类零件分别放在定位夹紧结构的支撑块上，其台阶面的一端靠在其中一端的支撑块的内侧端面，定好位后，需要对在热处理前的钻孔、铣槽工序已经加工的销孔进行对刀，即销孔保持在外圆的最高位置，孔的中心线需垂直于产品的轴心线；

Y2.使用夹具中的对刀装置，先将对刀锥销插入外圆上的孔径里，再用两个对刀档板分别在靠在产品的外圆处，对好刀后，用压板分别对待加工的轴类零件的外圆进行夹紧；

Y3.对刀二：先定好刀具Y轴的0点位置，再将支撑块一端端面用对刀杆触碰，对好X轴的0点位置；

Y4.钻铰孔加工：先将待加工销孔部位的外圆分别按产品需求铣出台阶面，再用可调镗刀加工孔，使各孔中心线分别距离产品的台阶的端面的尺寸满足加工要求。

进一步地，完成热处理前的钻孔、铣槽工序后；将上述钻孔、铣槽工序加工完成的产品进行滚齿，外形修整，清洗，热处理后进行磨外圆端面，再进行热处理后的钻铰孔工序。

进一步地，所述热处理的工艺要求是有效硬化层深0.95~1.3mm，表面硬度58~63HRC，心部硬度33~42HRC；在加工的销孔内涂上防渗剂进行防渗处理。

进一步地，所述夹具包括底座、安装在底座上对称设置有支撑块，两个所述支撑块间设置有对刀装置；

所述支撑块的两端设置有定位夹紧结构，所述定位夹紧结构包括两个相对设置的支撑杆，压板和限位结构；所述支撑杆的一端与支撑块相连接，另一端穿过压板通过限位结构固定；

所述对刀装置包括设置在待钻孔轴类零件的轴外圆两端的一对横截面为L型的对刀档板，所述对刀档板间安装有对刀锥销，所述对刀锥销包括中心设置有锥销的定位盘，安装好的定位盘的外圆与所述一对L型的对刀档板的内壁相切。

进一步地，所述对刀锥销插入待钻孔轴类零件的定位孔中，所述对刀锥销的某段直径与待钻孔轴类零件的定位孔一致，而对刀锥销长度小于待钻孔轴类零件的定位孔深度。

进一步地，所述对刀档板的竖直高度大于定位盘的安装高度。

进一步地，所述支撑块为V型块，V型块的内壁与待钻孔轴类零件的轴端面抵接。

进一步地，所述支撑杆的外部设置有支套结构，所述支套结构的顶端与压板的底部相抵，所述限位结构为螺母二，将压板与支套结构夹紧；所述两个相对设置的支套结构的间距大于待钻孔轴类零件的轴径。

进一步地，所述支撑杆为螺杆，所述螺杆靠近V型块的一端，通过螺母一固定在V型块的顶端面上。

进一步地，所述支撑杆的外部设置有支套结构，所述支套结构的顶端与压板的底部相抵，所述限位结构为螺母二，将压板与支套结构夹紧。

进一步地，所述两个相对设置的支套结构的间距大于待钻孔轴类零件的轴径。

进一步地，所述支套结构的底部设置有放置螺母一的空置槽。

进一步地，所述支撑块间的距离根据待钻孔轴类零件的两轴端的台阶面的位置而定。

进一步地，所述压板的两端连接两支撑杆，所述压板的两端连接两支撑杆，通过限位结构固定后，压板与底座平行设置。

相对现有技术，本发明的有益效果在于：

（1）本发明的轴类零件销孔的加工工艺，该工艺基于根据轴类产品特性而设计的专用的夹具，使整个轴类零件的销孔加工可控性强，该工艺方法可以有效保证轴类零件的销孔孔径的精度和销孔孔距的尺寸，同时也能控制销孔的垂直度，使整个轴类零件的销孔加工工艺稳定性大大提高，具有巨大的经济效益和实际价值。

（2）本发明的轴类零件销孔的钻孔夹具，通过对底座、支撑块和对刀装置的科学设计，能保证待加工轴类零件的销孔的孔径及孔距等达到产品设计要求。

（3）本发明的轴类零件销孔的钻孔夹具，保证主动圆柱齿轮的销孔垂直度和对称度。

（4）本发明的轴类零件销孔的钻孔夹具的工有一个对刀装置，保证精加工孔时，刀具能准确对到粗加工的孔的位置。

附图说明

图1为实施例1所述的轴类零件销孔的钻孔夹具的结构示意图。

图2为图1所述轴类零件销孔的钻孔夹具的俯视结构示意图。

图3为图1所述轴类零件销孔的钻孔夹具的侧视结构示意图。

图中，1-底座，2-支撑块一，3-支撑杆，4-螺母一，4’-限位结构，5-压板，6-平垫圈，7-对刀锥销，71-定位盘，72-锥销，8-对刀档板，9-支撑块二，10-支套结构，11-空置槽。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不旨在限制本发明的保护范围。

实施例1

由图1~图3所示，本实施例的轴类零件销孔的钻孔夹具，包括底座1、安装在底座1上设置有支撑块，支撑块一2和支撑块二9，支撑块一2和支撑块二9间设置有对刀装置。

支撑块的两端设置有定位夹紧结构，定位夹紧结构包括两个相对设置的支撑杆3，压板5和限位结构4’（即螺母二）。本实施中支撑杆3为螺杆，支撑块为V型块，V型块的内壁与待钻孔轴类零件的轴端面抵接；螺杆靠近V型块的一端，通过螺母一4固定在V型块的顶端面上。支撑杆3的一端与支撑块相连接，另一端穿过压板5通过限位结构4’固定。支撑块一2和支撑块二9间的距离根据待钻孔轴类零件的两轴端的台阶面的位置而定。压板5的两端连接两支撑杆，通过限位结构固定于支撑杆的顶端，使压板与底座平行设置。在使用过程中，压板5的底面与轴类零件的外缘相接触。

对刀装置包括设置在待钻孔轴类零件的轴外圆两端的一对横截面为L型的对刀档板8，对刀档板8间安装有对刀锥销7，对刀锥销7包括中心设置有锥销72的定位盘71，安装好的定位盘71的外圆与一对L型的对刀档板8的内壁相切。锥销72插入待钻孔轴类零件的定位孔中，锥销72的某段直径与待钻孔轴类零件的定位孔一致，即锥销72插入待钻孔轴类零件的定位孔中，锥销72与定位孔接触段的直径与定位孔一致；而锥销72长度小于待钻孔轴类零件的定位孔的深度。并且对刀档板8的竖直高度大于定位盘的安装高度。

并且，支撑杆的外部设置有支套结构10，支套结构10的顶端与压板5的底部相抵，限位结构将压板与支套结构10夹紧。两个相对设置的支套结构10的间距大于待钻孔轴类零件的轴径。为了使结构更加紧凑，支套结构10的底部设置有放置螺母一的空置槽11。

本实施例的轴类零件销孔的钻孔夹具的使用方法，以四档箱一档主动圆柱齿轮钻孔加工的三孔加工为例，热处理前的轴类零件的钻孔的操作方法为：

⑴产品的装夹：轴类零件的两端的外圆分别轻轻放在高精度的支撑块一2和支撑块二9上，其台阶面的右端靠在支撑块二9的左边端面，定好位后，用压板5分别对轴类零件的两端的外圆进行夹紧。

⑵对刀：先用对刀杆在Y轴方向碰一下产品的两个外圆，取其平均值，即定好刀具Y轴的0点位置，再将支撑块二9的左边端面用对刀杆碰一下，对好X轴的0点位置。

⑶将程序输入进去，进行调整。先用立铣刀将外圆铣三个台阶面，再用钻花钻孔至所需孔径。孔距分别距离产品的台阶右端面按加工要求设置。

实施例2

本实施例的轴类零件销孔的加工工艺，基于实施例1中的钻孔夹具，销孔的加工分为热处理前的钻孔、铣槽工序和热处理后的钻铰孔工序；采用包含定位夹紧结构和对刀装置的夹具，采取处理前粗加工孔，热处理对孔进行防渗处理，热处理后再对孔进行精加工的方式加工销孔。

热处理前的钻孔、铣槽工序具体操作如下：

S1.定位装夹：把待加工的轴类零件分别放在定位夹紧结构的支撑块上，其台阶面的一端靠在其中一端的支撑块的内侧端面，定好位后，在支撑块的顶端安装有定位夹紧结构对产品的外圆进行夹紧；

S2.对刀一：先定好刀具Y轴的0点位置，再将支撑块一端端面用对刀杆触碰，对好X轴的0点位置；

S3.钻孔加工：先将待加工销孔部位的外圆分别按产品需求铣出台阶面，再用钻花钻孔，使各孔中心线分别距离产品的台阶另一侧端面的尺寸满足加工要求。

热处理后的钻铰孔工序，其操作如下：

Y1.产品的装夹：把待加工的轴类零件分别放在定位夹紧结构的支撑块上，其台阶面的一端靠在其中一端的支撑块的内侧端面，定好位后，需要对在热处理前的钻孔、铣槽工序已经加工的销孔进行对刀，即销孔保持在外圆的最高位置，孔的中心线需垂直于产品的轴心线；

Y2.使用夹具中的对刀装置，先将对刀锥销的锥销插入外圆上的孔径里，再用两个对刀档板分别在靠在产品的外圆处，对好刀后，用压板分别对待加工的轴类零件的外圆进行夹紧；

Y3.对刀二：先定好刀具Y轴的0点位置，再将支撑块一端端面用对刀杆触碰，对好X轴的0点位置；

Y4.钻铰孔加工：先将按产品需求铣多个台阶面，再用可调镗刀加工孔，使各孔径分别距离产品的台阶另一侧端面的尺寸满足加工要求。

其轴类零件销孔的加工工艺的具体步骤如下：本实施例以四档箱一档主动圆柱齿轮为例。工艺旨在解决如下技术问题：

保证一档主动圆柱齿轮的销孔孔径∮12（-0.005，-0.023），保证一档主动圆柱齿轮的销孔孔距尺寸182（+0.1，0），96（+0.1，0），45（+0.1，0），保证一档主动圆柱齿轮的销孔垂直度0.05，对称度0.05。

对于一档主动圆柱齿轮，其加工的工艺流程如下：

1）下料：用圆盘锯将规格为∮98的棒料切成461(+0.5,-1.5)mm长，重量14.27kg±0.5kg。

2）锻坯：采用自由锻，1T的空气锤，将其锻打至大头∮98*185，小头∮80，总长492mm。

3）正火：在网带炉进行正火。其正火硬度：150~165HB。金相组织：3级。

4）粗磨外圆：在粗磨外圆之前，对轴类零件的中心孔进行研孔，然后在外圆磨床MB1632上以两端中心孔定位，将一端的外圆磨光，保证其径跳0.01以内，此外圆可做为精车时的定位基准用。

5）精车外圆与端面：在数控卧车i5上用三爪夹持上序已粗磨的外圆，尾座上的顶尖顶住轴类零件的一端顶尖孔，加工一端的外圆，端面，台阶等。车好一端后，掉头车另一外圆，端面，台阶等。

6）攻丝：在摇臂钻床Z3040上用机用丝锥进行攻丝。

7）热处理前的钻孔、铣槽工序，在立式加工中心上加工外圆上的三个孔及另一外圆上的键槽。用实施例1的钻孔夹具进行定位夹紧，用∮14.5的立铣刀先铣三个小台阶平面，再用∮10.8的钻花加工。具体地，产品的装夹：∮71.6和∮69.6的外圆分别轻轻放在高精度V型块2和9上，其台阶面的右端靠在V型块9的左边端面，定好位后，用压板5分别对∮71.6和∮69.6的外圆进行夹紧。

对刀一：先用对刀杆在Y轴方向碰一下产品的两个外圆，取其平均值，即定好刀具Y轴的0点位置，再将V型块9的左边端面用对刀杆碰一下，对好X轴的0点位置。

将程序输入进去，进行调整。先用∮14.5的立铣刀将外圆铣三个台阶面，（便于∮10.8的钻花钻入。）再用∮10.8的钻花钻孔至15.95±0.25。孔距分别距离产品的台阶右端面44.8（+0.05，0），95.75（+0.05，0）181.65（+0.05，0）。

8）滚齿：在YS3132A数控滚齿机上轴类零件的下端的顶尖孔以机床上的端面驱动顶尖夹具定位夹紧，上端顶尖孔由滚齿机的上顶尖定位，进行滚花键。

9）外形修整：去毛刺倒棱。去除滚齿出口及其它毛刺。

10）清洗：在70~80°C温度下，用含浓度为5%~6%WIN-271清洗剂水溶液清洗产品。

11）半成品检验，移热处理。

12）热处理渗碳淬火：有效硬化层深0.95~1.3mm。表面硬度58~63HRC，心部硬度33~42HRC。在三个∮10.8的涂上防渗剂进行防渗处理。

13）磨外圆端面1：磨前研磨中心孔。在MB1632上以两端顶尖孔定位，磨4个部位的外圆端面。

14）磨外圆端面2：在MB1632上以两端顶尖孔定位，磨2个部位的外圆端面。

15）热处理后钻铰孔：在立式加工中心上，用专用夹具对产品先进行定位，将三个孔对好刀后，夹紧产品，用∮15的立铣刀先铣三个小台阶平面，再用可调镗刀对其三个孔进行精加工。具体地，产品的装夹：∮71和∮69的外圆分别轻轻放在高精度V型块2和9上，其台阶面的右端靠在V型块9的左边端面，因为三个孔∮10.8在7工序已经加工好了，需要对三个孔进行对刀，即三个孔需保持在外圆的最高位置，孔的中心线需垂直于产品的轴心线。就需要用对刀装置。先将对刀锥销7插入∮70外圆上的孔径里，再用两个对刀档板8分别在靠在产品∮70外圆处。因为对刀锥销7的台阶外圆直径等于∮70，在两个对刀档板8的挤压下，对刀锥销7 就自动将三个孔的位置带到孔的中心线与产品的轴心线垂直的位置。对好刀后，用压板5分别对∮71和∮69的外圆进行夹紧。

对刀二：先用对刀杆在Y轴方向碰一下产品的两个外圆，取其平均值，即定好刀具Y轴的0点位置，再将V型块9的左边端面用对刀杆碰一下，对好X轴的0点位置。

将程序输入进去，进行调整。先用∮15的立铣刀将外圆铣三个台阶面，再用∮12可调镗刀加工到∮12（-0.005，-0.023）。孔距分别距离产品的台阶右端面45（+0.1，0） 96（+0.1，0）182（+0.1，0）。

16）热处理后车削端面：在数控卧车上，尾架用扁顶尖，将端面加工至尺寸。

17）磨齿：在YKZ7230上用专用设计的液压胀套夹具。轴类零件的上下顶尖孔分别由夹具的顶尖及机床的上顶尖定位，液压夹具采用内胀式，胀紧轴类零件的外圆，砂轮则采用则武砂轮。

18）检验入库。

现有的轴类零件的销孔的产品要求孔径的公差在±0.5，加工精度要求较低，而本实施例的轴类零件销孔的加工工艺可以保证产品要求孔径的公差在（+0.1，0）之内，并且对产品进行试制，其孔径、垂直度和位置度100%符合产品要求。

Claims (7)

1.一种轴类零件销孔的加工工艺，其特征在于，所述销孔的加工通过热处理前的钻孔、铣槽工序和热处理后的钻铰孔工序制备得到；使用包含定位夹紧结构和对刀装置的夹具装夹定位，采取热处理前粗加工孔，热处理对孔进行防渗处理，热处理后再对孔进行精加工的方式加工销孔；所述夹具包括底座、安装在底座上对称设置有支撑块，两个所述支撑块间设置有对刀装置；

所述支撑块的两端设置有定位夹紧结构，所述定位夹紧结构包括两个相对设置的支撑杆，压板和限位结构；所述支撑杆的一端与支撑块相连接，另一端穿过压板通过限位结构固定；

所述对刀装置包括设置在待钻孔轴类零件的轴外圆两端的一对横截面为L型的对刀档板，所述对刀档板间安装有对刀锥销，所述对刀锥销包括中心设置有锥销的定位盘，安装好的定位盘的外圆与所述一对L型的对刀档板的内壁相切；

所述热处理前的钻孔、铣槽工序具体操作如下：

S1.定位装夹：把待加工的轴类零件分别放在定位夹紧结构的支撑块上，其台阶面的一端靠在其中一端的支撑块的内侧端面，定好位后，在支撑块的顶端安装有定位夹紧结构对产品的外圆进行夹紧；

S2.对刀一：先定好刀具Y轴的0点位置，再将支撑块一端端面用对刀杆触碰，对好X轴的0点位置；

S3.钻孔加工：先将待加工销孔部位的外圆分别按产品需求铣出台阶面，再用钻花钻孔，使各孔径以及孔中心分别距离产品的台阶的端面的尺寸满足加工要求。

2.根据权利要求1所述轴类零件销孔的加工工艺，其特征在于，所述热处理后的钻铰孔工序，其操作如下：

Y1.产品的装夹：把待加工的轴类零件分别放在定位夹紧结构的支撑块上，其台阶面的一端靠在其中一端的支撑块的内侧端面，定好位后，需要对在热处理前的钻孔、铣槽工序已经加工的销孔进行对刀，即销孔保持在外圆的最高位置，孔的中心线需垂直于产品的轴心线；

Y2.使用夹具中的对刀装置，先将对刀锥销插入外圆上的孔径里，再用两个对刀档板分别在靠在产品的外圆处，对好刀后，用压板分别对待加工的轴类零件的外圆进行夹紧；

Y3.对刀二：先定好刀具Y轴的0点位置，再将支撑块一端端面用对刀杆触碰，对好X轴的0点位置；

Y4.钻铰孔加工：先将待加工销孔部位的外圆分别按产品需求铣出台阶面，再用可调镗刀加工，使各孔径分别距离产品的台阶的端面的尺寸满足加工要求。

3.根据权利要求1所述轴类零件销孔的加工工艺，其特征在于，完成热处理前的钻孔、铣槽工序后，将上述钻孔、铣槽工序加工完成的产品进行滚齿，外形修整，清洗，热处理后进行磨外圆端面，再进行热处理后的钻铰孔工序。

4.根据权利要求3所述轴类零件销孔的加工工艺，其特征在于，所述热处理的工艺要求是有效硬化层深0.95~1.3mm，表面硬度58~63HRC，心部硬度33~42HRC；在加工的销孔内涂上防渗剂进行防渗处理。

5.根据权利要求1所述轴类零件销孔的加工工艺，其特征在于，所述锥销插入待钻孔轴类零件的定位孔中，所述锥销与定位孔接触段的直径与定位孔一致，锥销长度小于待钻孔轴类零件的定位孔的深度。

6.根据权利要求1所述轴类零件销孔的加工工艺，其特征在于，所述对刀档板的竖直高度大于定位盘的安装高度。

7.根据权利要求1所述轴类零件销孔的加工工艺，其特征在于，所述支撑块为V型块，V型块的内壁与待钻孔轴类零件的轴端面抵接。

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