汽車驅(qū)動(dòng)轎差速器端面孔分度鉆模設(shè)計(jì)

王傳寶 饒頂華

（廣東省機(jī)械技師學(xué)院，廣州 510450）

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汽車驅(qū)動(dòng)轎差速器端面孔分度鉆模設(shè)計(jì)

王傳寶 饒頂華

（廣東省機(jī)械技師學(xué)院，廣州 510450）

摘 要：本文通過(guò)設(shè)計(jì)分度鉆模，在生產(chǎn)中解決了汽車驅(qū)動(dòng)轎差速器端面分度孔的加工。利用鉆模，通過(guò)改變鉆頭角度，一次性完成鉆孔和擴(kuò)孔工序的加工，避免了因普通加工帶來(lái)的加工誤差。使用鉆模后，產(chǎn)品質(zhì)量得到保證，并節(jié)約了生產(chǎn)時(shí)間，提高了生產(chǎn)效益。

關(guān)鍵詞：差速器 分度鉆模 鉆頭

引言

圖1 汽車驅(qū)動(dòng)轎差速器零件圖

當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，由于兩側(cè)車輛在同一時(shí)間內(nèi)所行走的距離不等，外輪移動(dòng)的距離比內(nèi)輪大，因而在差速器十字軸上的行星齒輪受車輪阻力的影響，在公轉(zhuǎn)的同時(shí)產(chǎn)生自轉(zhuǎn)，自動(dòng)增加了外車輪的轉(zhuǎn)速，使外車輪加快，內(nèi)輪變慢而起到差速器的作用。汽車在直線行使時(shí)，差速器不起作用。由于分度式鉆模具備操作方便，能夠改善復(fù)雜零件的裝夾和加工、降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)率和提高加工質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，它在機(jī)械加工過(guò)程得到了廣泛應(yīng)用。本文采用一套鉆模對(duì)均勻分布的孔進(jìn)行加工，并對(duì)鉆頭進(jìn)行修磨，使其對(duì)孔對(duì)進(jìn)行鉆孔和擴(kuò)孔一次鉆出，達(dá)到一次裝夾，一把鉆頭完成分度孔的加工。這樣可以大大提高加工精度和生產(chǎn)效率。

1 零件圖樣的工序分析

汽車驅(qū)動(dòng)轎差速器由于加工孔位均勻分布（見(jiàn)圖1），其分度精度要求較高（360°/12±0.1°），位置精度要求在0.2㎜之內(nèi)，中批量生產(chǎn)。實(shí)際加工生產(chǎn)中，存在對(duì)兩組孔的分度誤差不均勻，裝夾和拆卸時(shí)間、對(duì)刀時(shí)間消耗過(guò)大，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度要求高。同時(shí)，由于孔徑為Φ12.5㎜，一次加工難以達(dá)到加工精度要求，生產(chǎn)效率低。

圖1所示的汽車驅(qū)動(dòng)轎差速器工序圖。工件材料為球墨鑄鐵，經(jīng)熱處理后硬度HB156～197。

1.1 加工工序

該工件已完成工序1-3加工。本工序主要完成工序4，對(duì)工件上12-φ12.5進(jìn)行加工，并要求達(dá)到┹一定位置精度和生產(chǎn)效率。

（1）在C6140A車床上加工工件的內(nèi)孔和內(nèi)圓弧，保證加工要求；

（2）在C6140A車床上加工工件的外形，保證加工要求；

（3）在銑床上銑削外形，鉆鉸鏜孔；

（4）鉆削12-φ12.5孔。

1.2 加工精度要求

1.2.1 工件加工要求

圖2 鉆頭幾何角度

（1）角度加工精度：360°/12±0.1°；

（2）位置精度要求在0.2㎜之內(nèi)。

1.2.2 工序基準(zhǔn)

根據(jù)工件圖紙要求，工序基準(zhǔn)確定為φ40孔和A3中心線。

2 鉆頭選用

球墨鑄鐵較普通灰鑄鐵具有高的強(qiáng)度、塑性和韌性，同時(shí)保留著普通鑄鐵耐磨、消震、易切削、好鑄造等一系列的優(yōu)點(diǎn)。鉆削時(shí)，切屑呈碎塊并成粉末，擠軋?jiān)诤蟮睹?、棱邊與工件之間，產(chǎn)生劇烈磨擦，加速了鉆頭的磨損。

2.1 鉆頭的設(shè)計(jì)

添加：鉆頭的設(shè)計(jì)如圖2所示。將鉆頭磨出二重頂角（2ψ′=70）。加大后角，磨短橫刃，以減小軸向抗力，提高耐磨性。

2.2 鉆鑄鐵群鉆節(jié)切削部分形狀和幾何參數(shù)

相關(guān)參數(shù)設(shè)置為：尖高h(yuǎn)=0.2㎜，圓弧半徑R=1.75㎜，橫刃長(zhǎng)b=0.3㎜，總外刃長(zhǎng)l=4㎜，分外刃長(zhǎng)l1=l2，外刃頂角2ψ=120°，第二頂角2ψ′=70°，內(nèi)刃鋒角2?′=135°，橫刃斜角ψ=65°，內(nèi)刃前角=-10°，內(nèi)刃斜角τ=20°，外刃后角a=18°，圓弧后角aR=20°。

3 定位夾緊

3.1 自由度的限制

根據(jù)工件特征要求，確定定位方案：所示選用工序基準(zhǔn)φ40孔、A3孔和回轉(zhuǎn)臺(tái)面為定位面。以心軸、墊圈和回轉(zhuǎn)臺(tái)面限制五個(gè)自由度（ X、 X、 Y、 Y、 Z ），螺柱與螺母的擰緊力限制一個(gè)角度自由度Z。此方案由于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與加工基準(zhǔn)完全重合而定位誤差小，但夾緊裝置與導(dǎo)向裝置易互相干擾，而結(jié)構(gòu)較大。

3.2 夾緊方案

為便于快速裝卸工件，采用螺釘和墊圈夾緊機(jī)構(gòu)，如圖3所示。每加工完一個(gè)工件，只需拉開鉸鏈?zhǔn)姐@模桿1，松開螺母2，取出墊圈3，即可取出工件并進(jìn)行另一工件的裝夾。

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圖3 回轉(zhuǎn)分度誤差

4 導(dǎo)向方案

由于加工孔徑較大，且加工材料是鑄鐵，鉆削時(shí)切屑呈碎塊并成粉末，容易粘鉆頭，擠軋?jiān)诤蟮睹?、棱邊，與鉆套產(chǎn)生劇烈磨擦，加速鉆套的磨損。因此，宜選用快換式鉆套，選取鉆套材料為T10A，鉆套高度H=1.2d，排屑空間取h=1.5d。加工時(shí)，將鉆頭通過(guò)導(dǎo)向套對(duì)孔進(jìn)行加工（如圖4所示）。

圖4 鉆模的導(dǎo)向方案

5 夾具裝配總圖

圖5為汽車驅(qū)動(dòng)轎差速器端面孔分度鉆?？倛D。

圖5 汽車驅(qū)動(dòng)轎差速器端面孔分度鉆?？倛D

5.1 工作原理

拉開鉸鏈鉆模板1，通過(guò)墊圈螺母2將工件擰緊，達(dá)到定位和夾緊的雙層效果。此時(shí)，應(yīng)使圓錐對(duì)定銷插在圓孔內(nèi)，擰緊鎖緊螺釘。放下鉆模板1，將工件在鉆床上對(duì)刀，對(duì)完刀后將夾具體固定在鉆床工作臺(tái)上，開始鉆孔。鉆完一個(gè)孔后，擰松鎖緊螺釘12，使鎖緊滑塊13與回轉(zhuǎn)分度臺(tái)15松開，拉出手柄9并轉(zhuǎn)動(dòng)回轉(zhuǎn)分度臺(tái)15，圓錐對(duì)定銷8在彈簧的作用下自動(dòng)插入回轉(zhuǎn)分度臺(tái)15的下一個(gè)孔中，實(shí)現(xiàn)分度對(duì)定。然后，鎖緊螺釘12，通過(guò)鎖緊滑塊13鎖緊回轉(zhuǎn)分度臺(tái)15，便可鉆削第二個(gè)孔。類似地，采用同樣的方法加工其他孔。將鉸鏈?zhǔn)姐@模板1拉開，便可松開螺母安裝第二件，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車驅(qū)動(dòng)轎差速器端面孔分度360°/12±0.1°的快速安裝和分度加工。

5.2 尺寸公差標(biāo)注

為了達(dá)到加工精度要求，對(duì)尺寸公差有以下要求：（1）最大輪廓尺寸：445㎜、340㎜、373㎜。

（2）影響工件定位精度的尺寸、公差：定位心軸與工件的配合尺寸Φ40H7/g6。

（3）鉆套軸線對(duì)安裝基面A的垂直度為0.05。定位心軸與零件的配合尺寸為Φ40B11/g6；圓錐對(duì)定銷與夾具體上固定圓錐套采用了1:20錐度配合，對(duì)定銷與分度套的配合尺寸為Φ12H7/g6。

（4）其他重要尺寸?；剞D(zhuǎn)軸與分度套的配合尺寸為Φ60H7/n6；分度套與分度盤的配合尺寸為Φ70H7/n6；鉆套與鉆模板的配合尺寸為Φ24H7/n6；連接心軸與鉆模板的配合尺寸為Φ16G7/n6。

6 工藝精度分析

本工序主要的加工要求是：角度加工精度為360°/12±0.1°；位置精度要求在0.2㎜之內(nèi)，加工孔軸線與底面垂直度要求則不高。

6.1 定位誤差

工件定位孔為Φ40H7，圓柱心軸為Φ40g6，對(duì)位置度造成的位移誤差△為0.05㎜。由于工件的定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)面重合，所以定位誤差△B=0。

6.2 對(duì)刀誤差

因加工孔處工件孔的深度較淺，可不考慮鉆頭的偏斜。鉆套導(dǎo)向孔尺寸為Φ12.5F7 ；鉆頭尺寸為Φ12.5h8㎜，對(duì)刀誤差△T則為0.059㎜。

6.3 安裝誤差

安裝誤差△A=0。

6.4 夾具誤差△J的組成

（1）回轉(zhuǎn)軸Φ60g6與夾具體回轉(zhuǎn)套Φ60H7的配合間隙（Φ60H7/g6），對(duì)位置度造成的誤差：△J1=Xmax=0.03＋0.02=0.05㎜。

（2）回轉(zhuǎn)軸Φ70n6與夾具體回轉(zhuǎn)套Φ70H7的配合間隙（Φ70H7/n6），對(duì)位置度造成的誤差：△J2=Xmax=0.03-0.02=0.01㎜。

（3）分度誤差△J3影響角度加工精度。本文采用圓錐定位分度銷。由于圓錐定位銷具有自定位優(yōu)點(diǎn)，且在加工過(guò)程磨損后，具有自動(dòng)補(bǔ)償?shù)男Ч挥绊懸院蟮募庸ぞ?。其加工分度誤差較少，不做計(jì)算。可是，由于圓錐分度銷分度套在分度盤上的安裝存在安裝誤差（配合尺寸Φ22H7/ n6；分度盤承Φ22和圓錐分度銷Φ22），其分度誤差的計(jì)算公式如式（1）。

這里，△F=0.21-0.15=0.006，為圓錐分度銷分度套在分度盤上的安裝誤差；X3為分度盤回轉(zhuǎn)軸與軸套間的最大間隙，2X3=2（0.025＋0.025）=0.1㎜；R為回轉(zhuǎn)中心到分度套的外緣中心距離，4R=4×125=500㎜。將各參量值帶入式（1），得到回轉(zhuǎn)分度誤差△a=0.048°。此外，圖6中的amax代表相鄰兩孔最大分度角，amin則代表相鄰兩孔的最小分度角。

表1詳細(xì)總結(jié)歸納了汽車驅(qū)動(dòng)轎差速器端面孔分度鉆模加工精度分析情況。通過(guò)表1可知，其分度誤差和位置誤差均達(dá)到零件的加工要求，因此可投入使用。

表1 汽車驅(qū)動(dòng)轎差速器端面孔分度鉆模加工精度分析

7 結(jié)束語(yǔ)

分度鉆模在生產(chǎn)中解決了汽車驅(qū)動(dòng)轎差速器端面分度孔的加工效率不高、精度難保證的難題。效率上，用可卸鉆模板加工，每天一個(gè)工人最多生產(chǎn)30件；而采用分度鉆模后，每天一個(gè)工人多可加工60件。質(zhì)量上，由于采用鉆模板加工每個(gè)孔都需要對(duì)刀調(diào)整，導(dǎo)致鉆模板磨損速度快，從而易使每個(gè)工件的孔分布不均勻，引起分度誤差不一致，致使零件的互換性低。而采用分度式鉆模，圓錐定位銷具有自動(dòng)補(bǔ)嘗的效果，夾具壽命較長(zhǎng)。加工調(diào)試合理后，可避免鉆套的磨損，保證分度誤差360°/12±0.1°，并提高同一批零件的互換性，有利于設(shè)備的維修和裝配?？傊?，利用鉆模，通過(guò)改變鉆頭角度，一次性完成鉆孔和擴(kuò)孔工序的加工，有效避免了因普通加工帶來(lái)的加工誤差，節(jié)約生產(chǎn)時(shí)間，提高生產(chǎn)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]孫麗媛.機(jī)械制造工藝及專用夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2010.

[2]張皓陽(yáng).公差配合與技術(shù)測(cè)量[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

Cars Drive Called Differential Side Faces Indexing the Jig Design

WANG Chuanbao,RAO Dinghua
(Guangdong Machinery Technician College,Guangzhou 510450)

Abstract:By indexing the jig design, in production to solve the car drive axles differential indexing hole end face machining. Use the drill jig by changing the angle of time to complete drilling and reaming machining processes, avoiding the ordinar y working to bring the processing error. Use a jig after the product quality assurance, and save production time and improve production efficiency.

Key words:Differential, indexing the jig, drill