差速器殼十字軸孔加工方法及夾具設(shè)計(jì)

苗曉鵬 馬江虎 蘇華禮

（①安陽工學(xué)院，河南安陽455000;②安陽市第二機(jī)床有限公司，河南安陽 455000）

差速器是汽車的重要部件，其殼體的結(jié)構(gòu)及加工精度直接影響差速器的工作性能。差速器殼上用于安裝十字軸的4個(gè)軸孔加工精度要求高，是殼體加工中的一個(gè)難題。本文針對這一問題，對十字軸孔的加工方法進(jìn)行分析，制定出某汽車差速器殼十字軸孔的加工方案并進(jìn)行了專用夾具設(shè)計(jì)。

1 加工方法

差速器殼4個(gè)十字軸孔之間有垂直度等位置公差要求，孔有直徑公差要求，目前常用的加工方法有:

（1）采用國外先進(jìn)加工中心，一次裝夾多次換刀加工完成，十字軸孔位置精度依靠高精度機(jī)床保證，但多次換刀，效率偏低。

（2）使用組合機(jī)床，一次裝夾通過回轉(zhuǎn)工作臺實(shí)現(xiàn)十字軸孔加工，效率較高，但回轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)精度偏低，使十字軸孔位置精度有所降低。

（3）采用普通鉆床外加工裝夾具，通過夾具的旋轉(zhuǎn)完成加工，效率低且精度無法保證。

基于以上情況，決定采用四面雙工位鉆鏜組合機(jī)床，工件固定在機(jī)床中間的雙工位夾具上，通過夾具帶動工件上下移動轉(zhuǎn)換鉆、鏜兩工位，四個(gè)雙頭專用鏜頭同時(shí)完成4個(gè)軸孔的加工，這樣不僅能很好地保證十字軸孔的位置精度，而且能提高生產(chǎn)效率。

1.1 工藝方案確定

圖1為某差速器殼加工十字軸孔的工序圖，十字軸孔的孔徑尺寸為φ28+0.0250mm，表面粗糙度Ra為1.6 μm，4個(gè)軸孔之間的垂直度要求為0.06 mm，對稱度為0.04 mm。由于加工部位是實(shí)體，沒有底孔，所以需要通過鉆、鏜兩道工序完成加工，同時(shí)為了保證垂直度的要求，4個(gè)軸孔必須在一個(gè)工位上同時(shí)完成加工。

1.2 加工刀具及參數(shù)的選擇

（1）鉆孔加工

工件材料為 QT450－10，硬度為160～210 HB，一般的通用高速鋼鉆頭即可滿足鉆孔工序的加工。選用帶3#莫氏錐的階梯鉆，前端φ20 mm鉆孔，后端φ26 mm擴(kuò)孔，可減小工件的加工變形以及動力頭的負(fù)荷。確定加工參數(shù)為:切削速度V=21.390 m/min，鉆頭轉(zhuǎn)速n=262 r/min，每轉(zhuǎn)進(jìn)給量S0=0.2 mm/r，進(jìn)給速度Sm=52.4 mm/min。

（2）鏜孔加工

工件材料為 QT450－10，硬度為160～210 HB，鏜刀的刀片材料為高速鋼即可滿足要求。但考慮到工件粗糙度Ra為1.6 μm，應(yīng)適當(dāng)提高轉(zhuǎn)速并減小進(jìn)給量，故選用硬質(zhì)合金刀片。選用45#鋼調(diào)質(zhì)做鏜刀桿，YG6的合金做刀片，刀具的加工性能好，剛性又好。確定加工參數(shù)為:V=73.852 m/min，n=840 r/min，S0=0.062 4 mm/r，Sm=52.4 mm/min。加工示意圖如圖2所示。

1.3 工件的定位與夾緊

如圖1所示，按照加工要求，用差速器殼體圓周凸起的下平面、φ244h7的外圓柱面及φ18.5 mm的內(nèi)孔面定位。平面限制了工件3個(gè)自由度，φ244h7止口限制了工件2個(gè)自由度，φ18.5 mm止口限制了工件1個(gè)自由度，這樣工件的6個(gè)自由度完全被限制，工件定位完成?？紤]工件受力均勻，夾緊點(diǎn)選在工件頂端突起平臺，采用液壓夾緊，液壓站上通夾緊油缸的油管需加減壓或調(diào)壓閥，以防止夾緊力太大而使工件變形。

2 夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

夾具采用四立柱結(jié)構(gòu)形式，通過夾具體上下移動來實(shí)現(xiàn)工件鉆孔、鏜孔兩工位的轉(zhuǎn)換。夾具結(jié)構(gòu)如圖3所示，夾具體6裝在立柱4上，并能沿立柱4上下移動實(shí)現(xiàn)工位的轉(zhuǎn)換，立柱4固定在專用底座1上。夾具體6中部放置一夾緊油缸11，其活塞桿3（即導(dǎo)向拉桿9）、定位套10用于工件的安裝與定位，壓環(huán)8及夾緊油缸11用于工件的夾緊。專用底座1中安置一驅(qū)動油缸2，其活塞桿3與夾具體6的底部固定連接，通過活塞桿3的運(yùn)動來驅(qū)動夾具體6上下移動，從而帶動工件實(shí)現(xiàn)上下兩工位的轉(zhuǎn)換動作。立柱4上放置擋鐵來控制夾具體6上下移動的距離與精確性。專用底座1四周為標(biāo)準(zhǔn)的水槽，用于加工切屑的清除，且夾具體6上除定位面用水平面外其余全部為斜面，便于切屑順夾具體落到專用底座的水槽中。

3 夾具的使用

加工時(shí)，工件7順導(dǎo)向拉桿9放入夾具體6中的正確位置，由定位銷、定位套10上端內(nèi)孔面及其端面實(shí)現(xiàn)工件定位。在拉桿上部槽中放入壓環(huán)8后，夾緊油缸11的活塞向下運(yùn)動，帶動導(dǎo)向拉桿9及壓環(huán)8一起下行，從而夾緊工件。圖3所示為鉆孔工位。鉆孔加工結(jié)束后，驅(qū)動油缸2的活塞桿3向下運(yùn)動，帶動夾具體6向下運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)鉆、鏜工位的轉(zhuǎn)換，圖4所示為鏜孔工位。鏜孔加工結(jié)束后，活塞桿3帶動夾具體6上行到鉆孔工位后，夾緊油缸11的活塞桿（導(dǎo)向拉桿9）上行松開工件7，取下壓環(huán)8即可將工件取出。

4 結(jié)語

該夾具應(yīng)用在差速器殼臥式四面鉆鏜組合機(jī)床上，使機(jī)床能一次裝夾實(shí)現(xiàn)差速器殼的四面鉆鏜復(fù)合工序，減少了多次裝夾的加工誤差，很好地解決了差速器殼鉆鏜工序分開加工導(dǎo)致鏜孔余量不均，孔垂直度，圓度差的缺點(diǎn)，使差速器殼十字軸孔加工這個(gè)難題得到解決。加工結(jié)果達(dá)到技術(shù)要求，加工精度得到保證，質(zhì)量明顯提高，同時(shí)生產(chǎn)效率也提高了4～5倍。

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