CN117847174A - 一种中间轴齿轮组件及加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于车辆减速箱中间轴技术领域，具体涉及一种中间轴齿轮组件及加工方法，包括中间轴和压装在中间轴上的第一齿轮；中间轴包括沿轴向依次设置的第一轴承安装段、光轴段、外齿段、第二齿轮和第二轴承安装段，外齿段的外周面上形成有外花键；第二齿轮的齿根圆直径、外齿段的齿根圆直径、光轴段的直径和第一轴承安装段的直径依次减小；第一齿轮的内周面沿轴向分隔为光孔面和内齿面，内齿面上设置有内花键，光轴段用于与光孔面过盈压装配合后焊接连接，外花键用于与内花键过盈压装连接。
Description
技术领域
本发明属于车辆减速箱中间轴技术领域，具体涉及一种中间轴齿轮组件及加工方法。
背景技术
现有中间轴齿轮组件主要涉及两种组装方式，一种是采用全花键配合(中间齿轮上的内花键与中间轴上的外花键配合进行过盈压装)的组装方式，另一种是采用全焊接配合(中间齿轮上的光孔与中间轴上的光轴段配合进行过盈压装后，再将光孔的内周面与光轴段的外周面进行焊接连接)的组装方式。
但随着车辆领域对减速箱传递扭矩的要求越来越高，且越来越多的中间齿轮被设计为斜齿轮，中间齿轮在啮合时不仅需要承受更大径向力和周向力，还会额外承受轴向力。
现有技术中采用全花键配合的中间轴齿轮组件，虽然能够很好的保证其传递扭矩的需求，但为了抵抗中间齿轮承受的轴向力，防止使用过程中中间齿轮在轴向方向上发生松脱，其内花键与外花键之间需要设计较大的过盈量，且通常还需要在中间轴上加工卡簧槽，通过安装在卡簧槽内的卡簧来对中间齿轮进行轴向限位，来保证中间齿轮与中间轴的组装紧固度，但过盈量的增加也导致了压装时需求的压装力的增加，压装力的增加也使得压装过程中压装力更容易超过上限，使中间齿轮在压装过程中容易产生较大变形，进而导致中间齿轮的径向跳动量增大，并使后期中间齿轮的齿面精加工时产生黑皮的现象，造成废品率上升，增加制造成本，降低制造效率，而卡簧槽的设置又会造成中间轴的轴向长度变长，进而导致减速箱的箱体的尺寸需要变大，增加了减速箱的占用空间。
而现有技术中采用全焊接配合的中间轴齿轮组件，虽然通过将光孔的内周面与光轴段的外周面进行焊接连接的方式保证了中间齿轮与中间轴的组装紧固度，需求的过盈量较小，避免了中间齿轮在压装过程中容易产生较大变形的情况，且无需再在中间轴上设置卡簧来对中间齿轮进行轴向限位，但为了满足其传递扭矩的要求，采用全焊接配合的中间轴齿轮组件的光孔与光轴段之间需求的焊接深度较大(通常焊接深度等于光孔的轴向长度，焊接深度通常超过30mm)，若采用激光焊接，则对激光焊接机的输出功率要求较高，存在投入成本大的问题；若采用电子束焊接，需要在真空仓中进行，对设备的要求较高，存在投入成本大的问题，同时又会存在焊接工艺复杂，生产效率低下的问题(如：真空仓抽真空需要较长时间，会增大焊接周期，对于大规模生产来说效率很低)；且无论采用激光焊接还是采用电子束焊接，也都会因焊接深度较大，使得焊接过程中容易产生较大焊接变形，且容易出现焊接裂纹、气孔等缺陷，进而导致后期中间齿轮的齿面精加工时产生黑皮的现象，造成废品率上升，增加制造成本，降低制造效率的问题。
发明内容
本发明通过提供一种中间轴齿轮组件及加工方法，解决现有技术中采用全花键配合的中间轴齿轮组件的内花键与外花键之间需要设计较大的过盈量，使其中间齿轮在压装过程中容易产生较大变形，且通常还需要在中间轴上加工卡簧槽的问题，以及现有技术中采用全焊接配合的中间轴齿轮组件，其光孔与光轴段之间需求的焊接深度较大的技术问题。
本发明采用的技术方案是：一种中间轴齿轮组件，包括中间轴和压装在所述中间轴上的第一齿轮；所述中间轴包括沿轴向依次设置的第一轴承安装段、光轴段、外齿段、第二齿轮和第二轴承安装段，所述外齿段的外周面上形成有外花键；
所述第二齿轮的齿根圆直径、所述外齿段的齿根圆直径、所述光轴段的直径和所述第一轴承安装段的直径依次减小；所述第一齿轮的内周面沿轴向分隔为光孔面和内齿面，所述内齿面上设置有内花键，所述光轴段用于与所述光孔面过盈压装配合后焊接连接，所述外花键用于与所述内花键过盈压装连接。
通过采取将所述第一齿轮的内周面沿轴向分隔为光孔面和内齿面，并使所述中间轴的所述光轴段与所述光孔面过盈压装配合后焊接连接，所述中间轴上的所述外花键与所述光孔面上的所述内花键过盈压装连接；使得本发明所提供的中间轴齿轮组件能够通过所述光轴段与所述光孔面之间的焊接配合，以及所述外花键与所述内花键之间的花键配合共同承担扭矩传递；相较于现有技术中采用全焊接配合的中间轴齿轮组件，既满足了其传递扭矩的要求，其需求的焊接深度也大大减小(由于所述第一齿轮的内周面沿轴向分隔为光孔面和内齿面后，本发明所提供的中间轴齿轮组件的所述第一齿轮上的光孔面的轴向长度会小于现有技术中采用全焊接配合的中间轴齿轮组件的中间齿轮上的光孔面的轴向长度)，能够采用更小输出功率的激光焊接机进行焊接，也无需考虑电子束焊接的焊接方式，减小了投入成本，简化了焊接工艺，且焊接深度的减小，也使得焊接过程中不容易产生较大的焊接变形，且能减少焊接裂纹、气孔等缺陷的出现，进而使得后期中间齿轮的齿面精加工时产生黑皮的现象减少，降低了废品率，减少了制造成本，提高了制造效率；而由于本发明所提供的中间轴齿轮组件的所述光孔面与所述光轴段的外周面进行焊接连接的方式保证了所述第一齿轮与所述中间轴的组装紧固度，能够有效的抵抗所述第一齿轮承受的轴向力，防止使用过程中所述第一齿轮在轴向方向上发生松脱，相较于现有技术中采用全花键配合的中间轴齿轮组件，本发明所提供的中间轴齿轮组件的内花键与外花键之间的过盈量能够被设计得更小，能够降低压装时所需求的压装力，进而有效减小所述第一齿轮在压装过程中发生的变形，且无需再在中间轴上加工卡簧槽；解决了现有技术中采用全花键配合的中间轴齿轮组件的内花键与外花键之间需要设计较大的过盈量，使其中间齿轮在压装过程中容易产生较大变形，且通常还需要在中间轴上加工卡簧槽的技术问题，以及现有技术中采用全焊接配合的中间轴齿轮组件，其光孔与光轴段之间需求的焊接深度较大的技术问题。
且所述光轴段与所述光孔面过盈配合能够在压装过程中自动导向修正因所述内花键与所述外花键过盈压装配合而使所述中间轴与所述第一齿轮之间产生的轴向偏差，起到定心的作用。
进一步的，所述外齿段的轴向长度大于所述内齿面的轴向长度，且所述外齿段的轴向长度与所述内齿面的轴向长度之间的差值在预设差值范围内；
所述外齿段与所述光轴段之间形成的第一台阶面，以及所述内齿面与所述光孔面之间形成的第二台阶面用于在完成所述第一齿轮与所述中间轴之间的压装时相互抵持。
通过使所述外齿段的轴向长度不小于所述内齿面的轴向长度，即可在所述第一齿轮与所述中间轴之间的压装过程中，并使所述第一台阶面和所述第二台阶面在完成所述第一齿轮与所述中间轴之间的压装时相互抵持，即可避免在所述第一齿轮与所述中间轴之间的压装过程中出现所述第一齿轮被压装力挤压在所述第二齿轮的端面上的情况出现，避免了所述第二齿轮因受到所述第一齿轮的挤压而发生变形，造成所述第二齿轮的齿轮精度丢失。
而使所述外齿段的轴向长度与所述内齿面的轴向长度之间的差值在预设差值范围内，即可保证所述第一台阶面和所述第二台阶面相互抵持时，所述第一齿轮与所述第二齿轮之间的留有间隙，且能够控制留有间隙的大小，使得不会因为该间隙过小，而在所述第一台阶面和所述第二台阶面在相互挤压发生变形时，所述第一齿轮挤压到所述第二齿轮；也不会因为该间隙过大，而无谓增加所述中间轴的轴向长度。
进一步的，所述预设差值范围为0.05毫米至0.3毫米。
进一步的，所述光轴段的轴向长度大于所述光孔面的轴向长度。
通过使所述光轴段的轴向长度大于所述光孔面的轴向长度，即可在完成所述第一齿轮与所述中间轴之间的压装后，使所述光轴段远离所述外齿段的一端能够伸出所述光孔面远离所述内齿面的一端外；以将所述光轴段与所述光孔面之间的焊接区域与所述第一轴承安装段隔离开，避免在对所述光轴段与所述光孔面之间进行激光焊接时焊缝或者飞溅的焊渣对所述第一轴承安装段造成影响，而影响所述第一轴承安装段的精度，进而避免在焊接完成后还需要对所述第一轴承安装段进行精车修正。
进一步的，所述光轴段的外侧一体成型有第一待车削层，所述光孔面的内侧一体成型有第二待车削层；
所述第一待车削层用于淬火时在其外侧形成第一渗碳层，并在淬火结束后被车削去除；所述第二待车削层用于淬火时在其内侧形成第二渗碳层，并在淬火结束后被车削去除。
由于所述中间轴和所述第一齿轮在压装前需要进行淬火处理，以在表面形成渗碳层，但渗碳层相较于原表面的焊接性能会下降(由于渗碳层的含碳量相较于原表面的含碳量更高而导致)，若不对所述光轴段外侧的渗碳层以及所述光孔面内侧的渗碳层进行去除，则会影响到所述光轴段与所述光孔面之间的焊接质量；故本发明所提供的中间轴齿轮组件通过在所述光轴段的外侧预留所述第一待车削层，在所述光孔面的内侧预留所述第二待车削层；使所述中间轴和所述第一齿轮完成淬火处理时，在所述第一待车削层的外侧形成所述第一渗碳层，在所述第二待车削层的内侧形成所述第二渗碳层，并在所述中间轴和所述第一齿轮完成淬火处理后，将所述第一待车削层和所述第二待车削层车削去除，来保证所述光轴段与所述光孔面之间的焊接质量。
同时，上述技术方案相较于不对渗碳层进行处理的技术方案，还能降低所述光孔面和所述光轴段的外表面的硬度，进一步降低压装时所需求的压装力。
进一步的，所述第一待车削层在径向上的厚度不小于两倍所述第一渗碳层在径向上的厚度；所述第二待车削层在径向上的厚度不小于两倍所述第二渗碳层在径向上的厚度。
根据硬化层深曲线，淬火后的工件，当深度达到两倍渗碳层深时，硬度基本趋于平稳(也可以理解为含碳量基本趋于平稳)且与工件中心硬度一致(也即该工件上深度超过两倍渗碳层深的区域的含碳量基本与该工件中心的含碳量一致)，故使所述第一待车削层在径向上的厚度大于两倍所述第一渗碳层在径向上的厚度；所述第二待车削层在径向上的厚度大于两倍所述第二渗碳层在径向上的厚度，有利于保证焊接质量，也能最大程度降低所述光孔面和所述光轴段的外表面的硬度。
进一步的，所述外花键与所述内花键之间采用花键齿侧过盈连接。
进一步的，所述外花键为缺齿花键。
通过将所述外花键设置为缺齿花键，更有利于在压装过程中进行自动定心修正，减少内应力。
根据本发明所提供的中间轴齿轮组件，本发明还提供了一种中间轴齿轮组件的加工方法，所述加工方法包括以下步骤：
步骤1：完成所述中间轴和所述第一齿轮的制造；
步骤2：完成所述中间轴与所述第一齿轮之间的压装，使所述光轴段与所述光孔面过盈压装配合，并使所述外花键与所述内花键过盈压装连接；
步骤3：采用激光焊接工艺完成所述光轴段与所述光孔面之间的焊接连接。
进一步的，所述中间轴与所述第一齿轮之间的压装采用热压装工艺。
进一步的，在所述步骤1中，完成所述中间轴和所述第一齿轮的制造后，对所述中间轴和所述第一齿轮进行清洗。
进一步的，完成所述中间轴的制造的具体方法包括：
精车加工出所述中间轴的粗胚；
通过滚齿工艺在所述中间轴的粗胚上加工出所述第二齿轮的外齿面，并通过滚轧花键或插花键工艺在所述中间轴的粗胚的所述外齿段的外周面上加工出所述外花键；
对所述中间轴的粗胚进行淬火处理；
车削去除所述中间轴的粗胚的所述光轴段的外侧的第一待车削层；
对所述中间轴的粗胚的所述光轴段的外表面、第一轴承安装段的外表面、第二轴承安装段的外表面、所述光轴段与所述外齿段之间的第一台阶面、所述光轴段与所述第一轴承安装段之间的第三台阶面，以及所述第二轴承安装段与所述第二齿轮之间的第四台阶面进行外圆磨处理；
对所述第二齿轮的外齿面进行磨齿处理后，完成所述中间轴的制造。
进一步的，完成所述第一齿轮的制造的具体方法包括：
精车加工出所述第一齿轮的粗胚；
通过滚齿工艺在第一齿轮的粗胚上加工出外齿面；
通过插花键工艺在所述第一齿轮的粗胚的所述内齿面上加工出内花键；
对所述第一齿轮的粗胚进行淬火处理；
车削去除所述第一齿轮的粗胚的所述光孔面的内侧的第二待车削层，以在所述光孔面和所述内齿面之间形成第二台阶面，完成所述第一齿轮的制造；
在所述步骤3中，完成所述光轴段与所述光孔面之间的焊接连接后，对所述第一齿轮的外齿面进行磨齿处理。
进一步的，在所述步骤3中，完成所述光轴段与所述光孔面之间的焊接连接后，对所述光轴段与所述光孔面之间的焊缝进行超声波探伤并根据超声波探伤的结果进行判断，若超声波探伤的结果为不合格，则判定所述中间轴齿轮组件存在焊接缺陷，若超声波探伤的结果为合格，则判定所述中间轴齿轮组件合格。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例中中间轴齿轮组件的组装结构示意图；
图2为实施例中中间轴的结构示意图；
图3为实施例中第一齿轮的结构示意图；
图4为图1中A区域的局部放大图；
图5为图2的B-B剖面图；
其中，1—中间轴、2—第一齿轮、3—焊缝；
11—第一轴承安装段、12—光轴段、13—外齿段、14—第二齿轮、15—第二轴承安装段、16—第一台阶面、17—第三台阶面、18—第四台阶面；
131—外花键；
21—光孔面、22—内齿面、23—第二台阶面；
221—内花键。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1至图4所示，本实施例提供了一种中间轴齿轮组件，包括中间轴1和压装在中间轴1上的第一齿轮2；中间轴1包括沿轴向依次设置的第一轴承安装段11、光轴段12、外齿段13、第二齿轮14和第二轴承安装段15，外齿段13的外周面上形成有外花键131；
第二齿轮14的齿根圆直径、外齿段13的齿根圆直径、光轴段12的直径和第一轴承安装段11的直径依次减小；第一齿轮2的内周面沿轴向分隔为光孔面21和内齿面22，内齿面22上设置有内花键221，光轴段12用于与光孔面21过盈压装配合后焊接连接，外花键131用于与内花键221过盈压装连接。
通过采取将第一齿轮2的内周面沿轴向分隔为光孔面21和内齿面22，并使中间轴1的光轴段12与光孔面21过盈压装配合后焊接连接，中间轴1上的外花键131与光孔面21上的内花键221过盈压装连接；使得本实施例所提供的中间轴齿轮组件能够通过光轴段12与光孔面21之间的焊接配合，以及外花键131与内花键221之间的花键配合共同承担扭矩传递；相较于现有技术中采用全焊接配合的中间轴齿轮组件，既满足了其传递扭矩的要求，其需求的焊接深度也大大减小(由于第一齿轮2的内周面沿轴向分隔为光孔面21和内齿面22后，本实施例所提供的中间轴齿轮组件的第一齿轮2上的光孔面21的轴向长度会小于现有技术中采用全焊接配合的中间轴齿轮组件的中间齿轮上的光孔面的轴向长度)，能够采用更小输出功率的激光焊接机进行焊接，也无需考虑电子束焊接的焊接方式，减小了投入成本，简化了焊接工艺，且焊接深度的减小，也使得焊接过程中不容易产生较大的焊接变形，且能减少焊接裂纹、气孔等缺陷的出现，进而使得后期中间齿轮的齿面精加工时产生黑皮的现象减少，降低了废品率，减少了制造成本，提高了制造效率；而由于本实施例所提供的中间轴齿轮组件的光孔面21与光轴段12的外周面进行焊接连接的方式保证了第一齿轮2与中间轴1的组装紧固度，能够有效的抵抗第一齿轮2承受的轴向力，防止使用过程中第一齿轮2在轴向方向上发生松脱，相较于现有技术中采用全花键配合的中间轴齿轮组件，本实施例所提供的中间轴齿轮组件的内花键221与外花键131之间的过盈量能够被设计得更小，能够降低压装时所需求的压装力，进而有效减小第一齿轮2在压装过程中发生的变形，且无需再在中间轴1上加工卡簧槽；解决了现有技术中采用全花键配合的中间轴齿轮组件的内花键与外花键之间需要设计较大的过盈量，使其中间齿轮在压装过程中容易产生较大变形，且通常还需要在中间轴上加工卡簧槽的技术问题，以及现有技术中采用全焊接配合的中间轴齿轮组件，其光孔与光轴段之间需求的焊接深度较大的技术问题。
且光轴段12与光孔面21过盈配合能够在压装过程中自动导向修正因内花键221与外花键131过盈压装配合而使中间轴1与第一齿轮2之间产生的轴向偏差，起到定心的作用。
其中，优选的，光孔面21的轴向长度的取值范围在6毫米至8毫米，且光轴段12与光孔面21之间的过盈量的取值范围在0.04毫米至0.07毫米时，能够实现较好的过盈压装效果。
在本实施例中，优选的，如图1至图4所示，外齿段13的轴向长度大于内齿面22的轴向长度，且外齿段13的轴向长度与内齿面22的轴向长度之间的差值在预设差值范围内；
外齿段13与光轴段12之间形成的第一台阶面16，以及内齿面22与光孔面21之间形成的第二台阶面23用于在完成第一齿轮2与中间轴1之间的压装时相互抵持。
通过使外齿段13的轴向长度不小于内齿面22的轴向长度，即可在第一齿轮2与中间轴1之间的压装过程中，并使第一台阶面16和第二台阶面23在完成第一齿轮2与中间轴1之间的压装时相互抵持，即可避免在第一齿轮2与中间轴1之间的压装过程中出现第一齿轮2被压装力挤压在第二齿轮14的端面上的情况出现，避免了第二齿轮14因受到第一齿轮2的挤压而发生变形，造成第二齿轮14的齿轮精度丢失。
而使外齿段13的轴向长度与内齿面22的轴向长度之间的差值在预设差值范围内，即可保证第一台阶面16和第二台阶面23相互抵持时，第一齿轮2与第二齿轮14之间的留有间隙，且能够控制留有间隙的大小，使得不会因为该间隙过小，而在第一台阶面16和第二台阶面23在相互挤压发生变形时，第一齿轮2挤压到第二齿轮14；也不会因为该间隙过大，而无谓增加中间轴1的轴向长度。
优选的，在本实施例中，上述预设差值范围为0.05毫米至0.3毫米。
其中，如图1和图4所示，光轴段12的轴向长度大于光孔面21的轴向长度。
通过使光轴段12的轴向长度大于光孔面21的轴向长度，即可在完成第一齿轮2与中间轴1之间的压装后，使光轴段12远离外齿段13的一端能够伸出光孔面21远离内齿面22的一端外；以将光轴段12与光孔面21之间的焊接区域与第一轴承安装段11隔离开，避免在对光轴段12与光孔面21之间进行激光焊接时焊缝或者飞溅的焊渣对第一轴承安装段11造成影响，而影响第一轴承安装段11的精度，进而避免在焊接完成后还需要对第一轴承安装段11进行精车修正。
优选的，在本实施例中，光轴段12的轴向长度与光孔面21的轴向长度之间的差值为10毫米。
在本实施例中，光轴段12的外侧一体成型有第一待车削层，光孔面21的内侧一体成型有第二待车削层；
第一待车削层用于淬火时在其外侧形成第一渗碳层，并在淬火结束后被车削去除；第二待车削层用于淬火时在其内侧形成第二渗碳层，并在淬火结束后被车削去除。
由于中间轴1和第一齿轮2在压装前需要进行淬火处理，以在表面形成渗碳层，但渗碳层相较于原表面的焊接性能会下降(由于渗碳层的含碳量相较于原表面的含碳量更高而导致)，若不对光轴段12外侧的渗碳层以及光孔面21内侧的渗碳层进行去除，则会影响到光轴段12与光孔面21之间的焊接质量；故本实施例所提供的中间轴齿轮组件通过在光轴段12的外侧预留第一待车削层，在光孔面21的内侧预留第二待车削层；使中间轴1和第一齿轮2完成淬火处理时，在第一待车削层的外侧形成第一渗碳层，在第二待车削层的内侧形成第二渗碳层，并在中间轴1和第一齿轮2完成淬火处理后，将第一待车削层和第二待车削层车削去除，来保证光轴段12与光孔面21之间的焊接质量。
同时，上述技术方案相较于不对渗碳层进行处理的技术方案，还能降低光孔面21和光轴段12的外表面的硬度，进一步降低压装时所需求的压装力。
其中，优选的，中间轴1和第一齿轮2的材质均为20MnCrS5钢，碳当量要控制在0.39％以内，毛坯的碳当量约在0.38％左右，利于激光焊接不产生焊接裂纹；
进一步的，第一待车削层在径向上的厚度不小于两倍第一渗碳层在径向上的厚度；第二待车削层在径向上的厚度不小于两倍第二渗碳层在径向上的厚度。
根据硬化层深曲线，淬火后的工件，当深度达到两倍渗碳层深时，硬度基本趋于平稳(也可以理解为含碳量基本趋于平稳)且与工件中心硬度一致(也即该工件上深度超过两倍渗碳层深的区域的含碳量基本与该工件中心的含碳量一致)，故使第一待车削层在径向上的厚度大于两倍第一渗碳层在径向上的厚度；第二待车削层在径向上的厚度大于两倍第二渗碳层在径向上的厚度，有利于保证焊接质量，也能最大程度降低光孔面21和光轴段12的外表面的硬度。
其中，在淬火工艺中，中间轴1上形成的渗碳层的厚度要求控制在0.8毫米至1.2毫米；第一齿轮2上形成的渗碳层的厚度要求控制在0.6毫米至1毫米；也即第一渗碳层在径向上的厚度控制在0.8毫米至1.2毫米，第二渗碳层在径向上的厚度控制在0.6毫米至1毫米。
优选的，在本实施例中，中间轴1上形成的渗碳层的厚度要求控制在0.9毫米；第一齿轮2上形成的渗碳层的厚度控制在0.7毫米；也即第一渗碳层在径向上的厚度控制在0.9毫米，第二渗碳层在径向上的厚度控制在0.7毫米；相对的，所述第一待车削层在径向上的厚度不小于1.8毫米，所述第二待车削层在径向上的厚度不小于1.4毫米。
优选的，在本实施例中，所述第一待车削层在径向上的厚度为1.8毫米，所述第二待车削层在径向上的厚度为1.4毫米。
在本实施例中，优选的，外花键131与内花键221之间采用花键齿侧过盈连接。
在本实施例中，优选的，如图5所示，外花键131为缺齿花键。
通过将外花键131设置为缺齿花键，更有利于在压装过程中进行自动定心修正，减少内应力。
根据本实施例所提供的中间轴齿轮组件，本实施例还提供了一种中间轴齿轮组件的加工方法，加工方法包括以下步骤：
步骤1：完成中间轴1和第一齿轮2的制造；
步骤2：完成中间轴1与第一齿轮2之间的压装，使光轴段12与光孔面21过盈压装配合，并使外花键131与内花键221过盈压装连接；
步骤3：采用激光焊接工艺完成光轴段12与光孔面21之间的焊接连接。
其中，在进行中间轴1与第一齿轮2之间的压装时，压装力应确保在25KN至70KN的范围内。
优选的，中间轴1与第一齿轮2之间的压装采用热压装工艺。
优选的，在步骤1中，完成中间轴1和第一齿轮2的制造后，对中间轴1和第一齿轮2进行清洗。
清洗后需确保中间轴1和第一齿轮2的待焊接部分(也即光孔面21，以及光轴段12的外周面)清洁、干燥，无油脂、铁锈、水分等影响焊接的杂质。
其中，如图4所示，光孔面21与光轴段12之间的焊缝深度(也即图4中焊缝3在轴向上的长度)应与光孔面21的轴向长度一致；焊缝中心线与压装线的偏移在0.1mm以内。
激光焊接前应进行感应加热，保证零件的温度范围在120℃至160℃，不得高于第一齿轮2和中间轴1淬火处理时的回火温度(约为180℃)，以免造成零件硬度降低。
激光焊接开始时，焊接功率应逐步上升，避免在焊缝表面形成气孔和弧坑。当焊接完成后，焊接功率应逐步下降，主要焊接工艺为：
1)功率坡升阶段1，功率200W，转速10000mm/min，转动角度5°；
2)功率坡升阶段2，功率700W，转速10000mm/min，转动角度10°；
3)预焊阶段，功率1000W，转速10000mm/min，转动角度360°；
4)功率坡升阶段3，功率1500W，转速2500mm/min，转动角度5°；
5)功率坡升阶段4，功率2000W，转速2500mm/min，转动角度10°；
6)主焊阶段，功率2400W，转速2500mm/min，转动角度360°；
7)功率坡降阶段1，功率1800W，转速2500mm/min，转动角度10°；
8)功率坡降阶段2，功率1200W，转速2500mm/min，转动角度5°；
9)功率坡降阶段3，功率500W，转速2500mm/min，转动角度5°。
具体的，在本实施例中，完成中间轴1的制造的具体方法包括：
精车加工出中间轴1的粗胚；
通过滚齿工艺在中间轴1的粗胚上加工出第二齿轮14的外齿面，并通过滚轧花键或插花键工艺在中间轴1的粗胚的外齿段13的外周面上加工出外花键131；
对中间轴1的粗胚进行淬火处理；
车削去除中间轴1的粗胚的光轴段12的外侧的第一待车削层；
对中间轴1的粗胚的光轴段12的外表面、第一轴承安装段11的外表面、第二轴承安装段15的外表面、光轴段12与外齿段13之间的第一台阶面16、光轴段12与第一轴承安装段11之间的第三台阶面17，以及第二轴承安装段15与第二齿轮14之间的第四台阶面18进行外圆磨处理(其中，第一台阶面16、第三台阶面17和第四台阶面18的位置如图2所示)；
对第二齿轮14的外齿面进行磨齿处理后，完成中间轴1的制造。
具体的，在本实施例中，完成第一齿轮2的制造的具体方法包括：
精车加工出第一齿轮2的粗胚；
通过滚齿工艺在第一齿轮2的粗胚上加工出外齿面；
通过插花键工艺在第一齿轮2的粗胚的内齿面22上加工出内花键221；
对第一齿轮2的粗胚进行淬火处理；
车削去除第一齿轮2的粗胚的光孔面21的内侧的第二待车削层，以在光孔面21和内齿面22之间形成第二台阶面23，完成第一齿轮2的制造；
在步骤3中，完成光轴段12与光孔面21之间的焊接连接后，对第一齿轮2的外齿面进行磨齿处理。
优选的，在步骤3中，完成光轴段12与光孔面21之间的焊接连接后，对光轴段12与光孔面21之间的焊缝进行超声波探伤并根据超声波探伤的结果进行判断，若超声波探伤的结果为不合格，则判定中间轴齿轮组件存在焊接缺陷，若超声波探伤的结果为合格，则判定中间轴齿轮组件合格。
通过本发明所提供的一种中间轴齿轮组件及加工方法，至少具有如下技术效果或优点：
1、通过采取将第一齿轮2的内周面沿轴向分隔为光孔面21和内齿面22，并使中间轴1的光轴段12与光孔面21过盈压装配合后焊接连接，中间轴1上的外花键131与光孔面21上的内花键221过盈压装连接；使得本实施例所提供的中间轴齿轮组件能够通过光轴段12与光孔面21之间的焊接配合，以及外花键131与内花键221之间的花键配合共同承担扭矩传递；相较于现有技术中采用全焊接配合的中间轴齿轮组件，既满足了其传递扭矩的要求，其需求的焊接深度也大大减小(由于第一齿轮2的内周面沿轴向分隔为光孔面21和内齿面22后，本实施例所提供的中间轴齿轮组件的第一齿轮2上的光孔面21的轴向长度会小于现有技术中采用全焊接配合的中间轴齿轮组件的中间齿轮上的光孔面的轴向长度)，能够采用更小输出功率的激光焊接机进行焊接，也无需考虑电子束焊接的焊接方式，减小了投入成本，简化了焊接工艺，且焊接深度的减小，也使得焊接过程中不容易产生较大的焊接变形，且能减少焊接裂纹、气孔等缺陷的出现，进而使得后期中间齿轮的齿面精加工时产生黑皮的现象减少，降低了废品率，减少了制造成本，提高了制造效率；而由于本实施例所提供的中间轴齿轮组件的光孔面21与光轴段12的外周面进行焊接连接的方式保证了第一齿轮2与中间轴1的组装紧固度，能够有效的抵抗第一齿轮2承受的轴向力，防止使用过程中第一齿轮2在轴向方向上发生松脱，相较于现有技术中采用全花键配合的中间轴齿轮组件，本实施例所提供的中间轴齿轮组件的内花键221与外花键131之间的过盈量能够被设计得更小，能够降低压装时所需求的压装力，进而有效减小第一齿轮2在压装过程中发生的变形，且无需再在中间轴1上加工卡簧槽；解决了现有技术中采用全花键配合的中间轴齿轮组件的内花键与外花键之间需要设计较大的过盈量，使其中间齿轮在压装过程中容易产生较大变形，且通常还需要在中间轴上加工卡簧槽的技术问题，以及现有技术中采用全焊接配合的中间轴齿轮组件，其光孔与光轴段之间需求的焊接深度较大的技术问题。
2、光轴段12与光孔面21过盈配合能够在压装过程中自动导向修正因内花键221与外花键131过盈压装配合而使中间轴1与第一齿轮2之间产生的轴向偏差，起到定心的作用。
3、通过使外齿段13的轴向长度不小于内齿面22的轴向长度，即可在第一齿轮2与中间轴1之间的压装过程中，并使第一台阶面16和第二台阶面23在完成第一齿轮2与中间轴1之间的压装时相互抵持，即可避免在第一齿轮2与中间轴1之间的压装过程中出现第一齿轮2被压装力挤压在第二齿轮14的端面上的情况出现，避免了第二齿轮14因受到第一齿轮2的挤压而发生变形，造成第二齿轮14的齿轮精度丢失。
而使外齿段13的轴向长度与内齿面22的轴向长度之间的差值在预设差值范围内，即可保证第一台阶面16和第二台阶面23相互抵持时，第一齿轮2与第二齿轮14之间的留有间隙，且能够控制留有间隙的大小，使得不会因为该间隙过小，而在第一台阶面16和第二台阶面23在相互挤压发生变形时，第一齿轮2挤压到第二齿轮14；也不会因为该间隙过大，而无谓增加中间轴1的轴向长度。
4、通过使光轴段12的轴向长度大于光孔面21的轴向长度，即可在完成第一齿轮2与中间轴1之间的压装后，使光轴段12远离外齿段13的一端能够伸出光孔面21远离内齿面22的一端外；以将光轴段12与光孔面21之间的焊接区域与第一轴承安装段11隔离开，避免在对光轴段12与光孔面21之间进行激光焊接时焊缝或者飞溅的焊渣对第一轴承安装段11造成影响，而影响第一轴承安装段11的精度，进而避免在焊接完成后还需要对第一轴承安装段11进行精车修正。
5、由于中间轴1和第一齿轮2在压装前需要进行淬火处理，以在表面形成渗碳层，但渗碳层相较于原表面的焊接性能会下降(由于渗碳层的含碳量相较于原表面的含碳量更高而导致)，若不对光轴段12外侧的渗碳层以及光孔面21内侧的渗碳层进行去除，则会影响到光轴段12与光孔面21之间的焊接质量；故本实施例所提供的中间轴齿轮组件通过在光轴段12的外侧预留第一待车削层，在光孔面21的内侧预留第二待车削层；使中间轴1和第一齿轮2完成淬火处理时，在第一待车削层的外侧形成第一渗碳层，在第二待车削层的内侧形成第二渗碳层，并在中间轴1和第一齿轮2完成淬火处理后，将第一待车削层和第二待车削层车削去除，来保证光轴段12与光孔面21之间的焊接质量。
同时，上述技术方案相较于不对渗碳层进行处理的技术方案，还能降低光孔面21和光轴段12的外表面的硬度，进一步降低压装时所需求的压装力。
6、根据硬化层深曲线，淬火后的工件，当深度达到两倍渗碳层深时，硬度基本趋于平稳(也可以理解为含碳量基本趋于平稳)且与工件中心硬度一致(也即该工件上深度超过两倍渗碳层深的区域的含碳量基本与该工件中心的含碳量一致)，故使第一待车削层在径向上的厚度大于两倍第一渗碳层在径向上的厚度；第二待车削层在径向上的厚度大于两倍第二渗碳层在径向上的厚度，有利于保证焊接质量，也能最大程度降低光孔面21和光轴段12的外表面的硬度。
以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制，凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。
Claims (10)
1.一种中间轴齿轮组件，其特征在于：包括中间轴和压装在所述中间轴上的第一齿轮；所述中间轴包括沿轴向依次设置的第一轴承安装段、光轴段、外齿段、第二齿轮和第二轴承安装段，所述外齿段的外周面上形成有外花键；
所述第二齿轮的齿根圆直径、所述外齿段的齿根圆直径、所述光轴段的直径和所述第一轴承安装段的直径依次减小；所述第一齿轮的内周面沿轴向分隔为光孔面和内齿面，所述内齿面上设置有内花键，所述光轴段用于与所述光孔面过盈压装配合后焊接连接，所述外花键用于与所述内花键过盈压装连接。
2.根据权利要求1所述的中间轴齿轮组件，其特征在于：所述外齿段的轴向长度大于所述内齿面的轴向长度，且所述外齿段的轴向长度与所述内齿面的轴向长度之间的差值在预设差值范围内；
所述外齿段与所述光轴段之间形成的第一台阶面，以及所述内齿面与所述光孔面之间形成的第二台阶面用于在完成所述第一齿轮与所述中间轴之间的压装时相互抵持。
3.根据权利要求2所述的中间轴齿轮组件，其特征在于：所述光轴段的轴向长度大于所述光孔面的轴向长度。
4.根据权利要求1所述的中间轴齿轮组件，其特征在于：所述光轴段的外侧一体成型有第一待车削层，所述光孔面的内侧一体成型有第二待车削层；
所述第一待车削层用于淬火时在其外侧形成第一渗碳层，并在淬火结束后被车削去除；所述第二待车削层用于淬火时在其内侧形成第二渗碳层，并在淬火结束后被车削去除。
5.根据权利要求4所述的中间轴齿轮组件，其特征在于：所述第一待车削层在径向上的厚度不小于两倍所述第一渗碳层在径向上的厚度；所述第二待车削层在径向上的厚度不小于两倍所述第二渗碳层在径向上的厚度。
6.根据权利要求1所述的中间轴齿轮组件，其特征在于：所述外花键与所述内花键之间采用健侧过盈连接。
7.一种如权利要求1所述的中间轴齿轮组件的加工方法，其特征在于，所述加工方法包括以下步骤：
步骤1：完成所述中间轴和所述第一齿轮的制造；
步骤2：完成所述中间轴与所述第一齿轮之间的压装，使所述光轴段与所述光孔面过盈压装配合，并使所述外花键与所述内花键过盈压装连接；
步骤3：采用激光焊接工艺完成所述光轴段与所述光孔面之间的焊接连接。
8.根据权利要求6所述的中间轴齿轮组件的加工方法，其特征在于，完成所述中间轴的制造的具体方法包括：
精车加工出所述中间轴的粗胚；
通过滚齿工艺在所述中间轴的粗胚上加工出所述第二齿轮的外齿面，并通过滚轧花键或插花键工艺在所述中间轴的粗胚的所述外齿段的外周面上加工出所述外花键；
对所述中间轴的粗胚进行淬火处理；
车削去除所述中间轴的粗胚的所述光轴段的外侧的第一待车削层；
对所述中间轴的粗胚的所述光轴段的外表面、第一轴承安装段的外表面、第二轴承安装段的外表面、所述光轴段与所述外齿段之间的第一台阶面、所述光轴段与所述第一轴承安装段之间的第三台阶面，以及所述第二轴承安装段与所述第二齿轮之间的第四台阶面进行外圆磨处理；
对所述第二齿轮的外齿面进行磨齿处理后，完成所述中间轴的制造。
9.根据权利要求6所述的中间轴齿轮组件的加工方法，其特征在于，完成所述第一齿轮的制造的具体方法包括：
精车加工出所述第一齿轮的粗胚；
通过滚齿工艺在第一齿轮的粗胚上加工出外齿面；
通过插花键工艺在所述第一齿轮的粗胚的所述内齿面上加工出内花键；
对所述第一齿轮的粗胚进行淬火处理；
车削去除所述第一齿轮的粗胚的所述光孔面的内侧的第二待车削层，以在所述光孔面和所述内齿面之间形成第二台阶面，完成所述第一齿轮的制造；
在所述步骤3中，完成所述光轴段与所述光孔面之间的焊接连接后，对所述第一齿轮的外齿面进行磨齿处理。
10.根据权利要求6所述的中间轴齿轮组件的加工方法，其特征在于：在所述步骤3中，完成所述光轴段与所述光孔面之间的焊接连接后，对所述光轴段与所述光孔面之间的焊缝进行超声波探伤并根据超声波探伤的结果进行判断，若超声波探伤的结果为不合格，则判定所述中间轴齿轮组件存在焊接缺陷，若超声波探伤的结果为合格，则判定所述中间轴齿轮组件合格。
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