CN117697333A - 一种双定位新能源齿轮内花键加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种双定位新能源齿轮内花键加工方法，其特征在于：中间齿轮和驻车齿轮为一体式结构；包括以下步骤：以驻车齿轮端面为基准面、以内花键内孔前端锥面为拉削导向锥，采用拉削工艺加工出内花键齿形；采用连续炉对工件进行热处理消除残拉花键时的残余应力；以前述基准加工中间齿轮齿形；实时监控中间齿轮和中间轴的结合压力完成装配。本发明根据中间轴齿轮内花键双定位的特点，采用合理的加工方法，利用合适的加工基准，确定关键刀具的几何尺寸，从而获得内花键最优的结果。
Description
技术领域
本发明属于齿轮加工技术领域，具体涉及一种双定位新能源齿轮内花键加工方法。
背景技术
新能源减速器通常设计成二级减速模式，中间轴齿轮组件通常由中间齿轮和中间轴组成，中间轴齿形先加工完成，中间轴齿轮组件的中间齿轮加工目前有两种方法：一是压装后对中间齿轮磨齿，另一种是磨齿后压装，本案例涉及第二种方情形。轴齿外花键大径可以通过数控外圆磨床加工实现很高精度，难点是如何保证中间齿轮内花键的大径尺寸和花键M值尺寸，由于中间齿轮结构较为复杂，热处理后内花键变形较大，花键大径和M值均出现锥度，直接影响中间轴齿轮组件的压装精度，如何精确地加工内花键，同时保证大径、正常齿、S齿OBD/M值在规定范围内，是新能源中间齿轮加工面临的难题。
然而现有技术中，很难同时保证内花键的压装力和压装精度。
发明内容
针对背景技术中的问题，本发明的目的在于提供一种双定位新能源齿轮内花键加工方法，可有效确保中间齿轮内花键尺寸精度，实现中间轴齿轮组件压装精度和压装力的双保证。
为了达到上述目的，本发明设计的双定位新能源齿轮内花键加工方法，其特征在于：中间齿轮和驻车齿轮为一体式结构；包括以下步骤：
以驻车齿轮端面为基准面、以内花键内孔前端锥面为拉削导向锥，采用拉削工艺加工出内花键齿形；
采用连续炉对工件进行热处理消除残拉花键时的残余应力；
以前述基准加工中间齿轮齿形；
实时监控中间齿轮和中间轴的结合压力完成装配。
优选的，采用锻造工艺加工驻车齿轮齿形。
优选的，预制内花键小径的尺寸小于内花键小径设计尺寸，且预制尺寸与内花键小径设计尺寸的差值范围为0.1mm～0.3mm。
进一步优选的，加工预制内花键小径时定位面跳动不得超过0.02。
优选的，采用跳齿拉刀加工内花键大径保证花键大、小径的同心度。
进一步优选的，采用内花键大径过盈方式与中间轴压装装配。
作为优选方案，在热处理后，在内花键选取多个点对拉刀大径尺寸进行多轮验证，确认拉到最终选型。
优选的，以内花键内孔前端锥面的顶面为起点沿轴向底部选取至少三个测量点对拉到选型进行确认。
本发明的有益效果是：
1.应用内花键双定位特点，选用合理加工方法和刀具，提高了内花键精度控制能力，确保了内花键各项尺寸指标符合设计要求；
2.从而保证了中间轴齿轮压装的力和精度双达成，提高了减速器工作精度和可靠性。
本发明根据中间轴齿轮内花键双定位的特点，采用合理的加工方法，利用合适的加工基准，确定关键刀具的几何尺寸，从而获得内花键最优的结果。
附图说明
图1是本发明双定位花键的结构示意图；
图2是本发明加工基准的示意图；
图3是本发明测量点的示意图。
具体实施方式
下面通过附图以及列举本发明的一些可选实施例的方式，对本发明的技术方案(包括优选技术方案)做进一步的详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明中间轴齿轮组件采用压装方式，为了保证中间齿轮组件的压装精度，中间轴齿轮内花键设计采用了一种新的双定位花键方式，如图1所示，即通过与外花键大径过盈压装保证压装力，同时S齿与花键轴齿侧配合保证压装精度，实现压装力和压装精度双达成，保证中间轴齿轮组件的工作精度，利于减速器轮系平稳工作，进而保证减速器总成NVH等关键性能指标达成。内花键规格如下表所示。
本发明中间齿轮采用驻车齿轮与中间齿轮一体设计，根据中间齿轮结构特点，本发明采用拉削工艺来保证尺寸，即通过拉削工艺，一次性保证花键大径、小径、正常齿M值、S齿M值，热处理后花键尺寸刚好落在规格范围之内。
本发明设计的双定位新能源齿轮内花键加工方法，包括以下步骤：
步骤一、毛坯锻造。
在本实施例中，齿轮组件是中间齿轮与驻车齿轮结合成一体结构，驻车齿轮齿形部分锻造成型，锻造工艺采用冷精锻及整形等工艺，经过等温正火后，锻造尺寸及热处理金相组织合格，转下序加工。
步骤二、光坯加工。
本工序为机加工第一道序，采用高精度数控车床，除了保证齿轮轮廓尺寸，重点保证花键小径预制孔取尺寸φ40.82(+0.03/0)，定位面跳动不超过0.02，为后序拉花创造必要的加工条件。
步骤三、拉花键。
本工序为控制性工序，直接关系到花键精度是否合格，并作为后序的工艺基准，因此设备选择数控立式拉床，拉床额定拉力不小于20t(196kN)，拉头选用φ22标准拉头，拉床配备高压润滑系统，确保保证拉削平稳，避免花键拉伤，以及拉刀异常磨损等缺陷。
将工件2放置刀定位法兰3上，采用拉刀1进行内花键加工。
选择以驻车齿端面为基准面，同时利用内花键内孔前端20°锥面作为拉削导向锥。具体如图2所示，定位法兰面端面跳动不大于0.015mm。
花键小径成品尺寸φ41(+0.16/0)热后不再加工，由拉刀尺寸保证，小径预制孔取尺寸φ40.82(+0.03/0)，拉刀尺寸取φ41.1(0/-0.01)，拉刀尺寸加工通过高精度数控机床完成。
齿轮组件以大径过盈，保证大径尺寸成为保证压装力的关键，为了确定产品尺寸，需要进行多轮验证，包括热处理验证，确定最终拉刀大径尺寸为φ43.065(±0.003)。同时，为了保证花键大小径同心度，采用跳齿拉刀加工。拉到尺寸验证如下表所示。
| 验证次数 | 第一轮 | 第二轮 | 第三轮 | 第四轮 | 第五轮 |
| 拉刀尺寸 | 43.035 | 43.035 | 43.078 | 43.065 | 43.065 |
| 产品大径尺寸 | 43.008 | 43.027 | 43.067 | 43.049 | 43.054 |
步骤四、热处理。
在本实施例中，热处理为关键工序，根据驻车齿与中间齿轮结合成一体的结构，工件锻造后金属流线复杂，拉花键时有一定的应力残留，热处理后内花键极易变形，为了最大限度保证花键尺寸，选择连续炉加工，实现内花键尺寸以及金相组织合格。
步骤五、热后齿轮齿形加工。
采用5轴以上高精度数控磨齿机加工，利用前序拉削花键作为加工和检测基准，齿轮加工精度达到ISO6级以上。
步骤六、压装。
本工序为控制性工序，为了保证压装精度和压力，须采用数控压力机，具备压力和位移曲线记录功能，对压力实时监控，获得平稳结合压力。
本发明加工后的产品结果分析：
在本实施例中，内花键产品大径由于变形量较大，要求在内花键上中下三处测量，分别在8mm，22mm，27.5mm位置，如图3所示，经过多轮验证后，测量数据如下表所示，产品完全合格，三处CPK>1.33，本案例验证获得成功。
本领域技术人员容易理解，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不以限制本发明，凡在本发明的精神和原则下所做的任何修改、组合、替换、改进等均包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种双定位新能源齿轮内花键加工方法，其特征在于：中间齿轮和驻车齿轮为一体式结构；包括以下步骤：
以驻车齿轮端面为基准面、以内花键内孔前端锥面为拉削导向锥，采用拉削工艺加工出内花键齿形；
采用连续炉对工件进行热处理消除残拉花键时的残余应力；
以前述基准加工中间齿轮齿形；
实时监控中间齿轮和中间轴的结合压力完成装配。
2.根据权利要求1所述的双定位新能源齿轮内花键加工方法，其特征在于：采用锻造工艺加工驻车齿轮齿形。
3.根据权利要求1所述的双定位新能源齿轮内花键加工方法，其特征在于：预制内花键小径的尺寸小于内花键小径设计尺寸，且预制尺寸与内花键小径设计尺寸的差值范围为0.1mm～0.3mm。
4.根据权利要求3所述的双定位新能源齿轮内花键加工方法，其特征在于：加工预制内花键小径时定位面跳动不得超过0.02。
5.根据权利要求1所述的双定位新能源齿轮内花键加工方法，其特征在于：采用跳齿拉刀加工内花键大径保证花键大、小径的同心度。
6.根据权利要求5所述的双定位新能源齿轮内花键加工方法，其特征在于：采用内花键大径过盈方式与中间轴压装装配。
7.根据权利要求1至6任一所述的双定位新能源齿轮内花键加工方法，其特征在于：在热处理后，在内花键选取多个点对拉刀大径尺寸进行多轮验证，确认拉到最终选型。
8.根据权利要求7所述的双定位新能源齿轮内花键加工方法，其特征在于：以内花键内孔前端锥面的顶面为起点沿轴向底部选取至少三个测量点对拉刀选型进行确认。
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