差速器殼體的加工方法改進

馮利生　路輝

摘 要：差速器殼體是某型號機構(gòu)中的關(guān)鍵件。

關(guān)鍵詞：高速切削;薄壁變形;平面度 膠接;重復(fù)定位精度

1.結(jié)構(gòu)分析

差速器殼體由大小不同的兩個冬瓜形殼體結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)一定角度后組合疊加而成，屬于薄壁異形懸臂結(jié)構(gòu)。下端大殼體最大外形尺寸248.5mm，由兩個半圓相接而成，大圓直徑為φ1800-0.04mm，小圓直徑為φ1280-0.025mm，大圓及小圓圓心處為輸入、輸出軸的安裝、連接位置，大端圓心處為直徑φ64+0.10mm的通孔，小端一側(cè)為與上方小殼體相接組合之處，小端圓心處為直徑φ24+0.009mm的軸承安裝孔，孔周邊為4處扇形型腔。下端殼體壁厚2mm，φ64+0.10孔周邊及法蘭面厚度為3mm，上端小殼體同樣由兩個半圓相接而成，最大外形尺寸170mm，大圓直徑φ128mm，小圓直徑φ72mm，上端殼體內(nèi)側(cè)尺寸為φ1000+0.015 的沉孔為軸承安裝孔，用于安裝減速器雙齒輪，沉孔上方周邊尺寸為φ1120+0.035 及R280+0.021 的凹槽為與驅(qū)動組件支撐架的定位接口，定位接口外側(cè)的法蘭面為連接部位。上端殼體與驅(qū)動組件支撐架上的φ1000+0.015軸承安裝孔共同形成減速器雙齒輪的安裝面。差速器殼體照片如下圖1所示，零件圖樣如下圖2所示。

殼體精度要求高，上、下法蘭面的平面度、平行度，各孔的孔徑及孔距，孔對法蘭面的垂直度以及主要尺寸及厚度等均有較高的精度要求。根據(jù)裝配關(guān)系及技術(shù)要求，通過對工件圖樣的結(jié)構(gòu)分析及工藝性分析，加工質(zhì)量對殼體質(zhì)量影響最大、最容易影響最終產(chǎn)品性能的關(guān)鍵點如下：

1）下端殼體法蘭面A基準面

圖樣A基準面是連接、安裝面，也是整個零件的設(shè)計基準及工藝基準，其加工質(zhì)量及精度直接影響其它部位的尺寸及精度，圖樣對A基準面的精度要求為平面度0.015mm。

2）孔φ24+0.009mm與孔φ100+0.015mm

孔φ24+0.009mm、孔φ100+0.015mm兩孔之間的同軸度要求為0.005mm。

3）C基準面

C基準面是安裝面，C基準面平面度要求為0.015mm，與A基準面的平行度要求為0.02mm。

4）中心距94.5±0.018

中心距94.5±0.018為輸出軸線和輸入軸線的中心距。

5）φ112+0.035mm與R28+0.021mm圓弧及兩者間的切線所組成的輪廓

2.關(guān)鍵點工藝分析

2.1關(guān)鍵尺寸分析

圖樣中共有29處對尺寸公差有較嚴要求的地方，根據(jù)上述對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及使用性能技術(shù)要求分析，對差速器運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性及傳動精度影響最大的關(guān)鍵公差為：

1）A基準面平面度0.015mm。

2）φ24+0.009mm與φ100+0.015mm孔的同軸度0.005mm（B基準），與A基準面的垂直度0.02mm。（結(jié)構(gòu)如圖3剖視圖）。

3）C面平面度0.015mm，與A基準面的平行度0.02mm。

4）φ24+0.009mm與φ64+0.1mm孔中心距94.5±0.018mm。

5）φ112+0.035mm與R28+0.021mm圓弧、切線組成的輪廓。

上述技術(shù)要求，在加工中應(yīng)必須保證，才能滿足產(chǎn)品主要技術(shù)參數(shù).

2.2難點分析：

根據(jù)對零件結(jié)構(gòu)、影響質(zhì)量及使用性能的關(guān)鍵點以及零件工藝性分析，差速器殼體的難點主要在于下列兩個方面：

1）基準面A的平面度是零件加工成敗的首要條件。

2）φ24+0.009mm與φ100+0.015mm孔同軸度0.005mm，機床重復(fù)定位精度為0.005 mm，定位精度0.01 mm。

2.3影響關(guān)鍵尺寸公差因素、解決措施及方案

針對加工難點對加工過程中可能產(chǎn)生的影響因素提前進行了分析，并針對性的制訂解決措施。

通過對上述影響因素的分析及判斷，在加工過程中采取的控制措施綜合起來主要為：

1）C面各面留量0.1mm;φ64+0.1mm、φ24+0.009mm 、φ100+0.015mm孔與φ112+0.035mm與R28+0.021mm圓弧、切線組成的輪廓留量0.1mm;其余尺寸加工到位。

2）二次精加工：

a）裝夾時通過膠接固定的方式加工A基準面，F(xiàn)、S值選擇恰當(dāng)。

b）以A面為基準，鏜φ100+0.015mm、φ24+0.009mm孔至尺寸，銑削φ112+0.035mm與R28+0.021mm圓弧、切線組成的輪廓、C面至尺寸。

2.4 加工方案制定

2.4.1? A面平面度0.015mm的保證：

措施要點：工件需在自然狀態(tài)下進行加工， 通過工裝及膠接的方式增強剛性

1）方案：采用工裝定位，502膠接方式 。

優(yōu)點：

a）輔助時間短，約為15～20分鐘。

b）工件加工時剛性較好，能滿足表面粗糙度要求。

c）工件只受粘接力，裝夾應(yīng)力對加工精度影響小。

d）加工效率較高，彌補了工件剛性差的缺點。

2.4.2 φ100+0.015mm、φ24+0.009mm孔徑及0.005mm同軸度保證：

1）方案：采用鏜刀鏜削

a）主軸回轉(zhuǎn)精度高，孔的精度及圓度誤差小于立銑刀加工

b）重復(fù)定位移動距離為2mm，且單向定位，在一定程度上減小同軸度誤差（通過手工換刀方式，一次定位完成兩個孔的加工，同軸度易保證）。

3.加工工藝流程

加工工藝流程為：粗加工 →自然時效 →半精加→自然時效→精加工→精加工關(guān)鍵尺寸

3.1加工之前狀態(tài)檢測

1）XY方向單邊留量0.3mm，Z向單邊留量0.3mm。

2）A面平面度為0.07～0.13mm之間。

3.2精加工刀具的準備、尺寸調(diào)試及機床重復(fù)定位精度檢測。

1）采用自制背鏜刀，鏜φ24+0.009mm軸承孔，如圖4：

2）其它孔直徑調(diào)試。

完成三定，確定切削余量、轉(zhuǎn)速S、走刀F，通過試切保證零件在批產(chǎn)過程中尺寸穩(wěn)定。

3.4精加工過程

1）膠接先加工C面及圖示虛線平面區(qū)域，見平即可，保證高度差為18mm（膠接）與工裝臺階深度吻合，膠接面充分。

2）采用工裝加工A面視圖，加工A面且留量0.1mm，φ24+0.009mm、φ64+0.1mm孔留量0.1mm，A面最后精加工。

a）采用壓板搭接方式，銑C向視圖

φ100+0.015mm孔與φ112+0.035mm與R28+0.021mm圓弧、切線組成的輪廓、C面，均留量0.1mm，其余加工到位。

6.5 二次精加工

6.5.1 膠接加工A基準面，F(xiàn)、S值選擇恰當(dāng)。

6.5.2 以A面為基準壓板搭接，鏜φ100+0.015mm、φ24+0.009mm孔至尺寸，銑削φ112+0.035mm與R28+0.021mm圓弧、切線組成的輪廓、C面至尺寸。

4.結(jié)果及效益分析

經(jīng)過對零件尺寸精測，結(jié)果如下表所示，全部滿足圖紙要求。

通過加工工藝及方法的改進，不僅產(chǎn)品質(zhì)量滿足了圖樣各項技術(shù)指標，而且生產(chǎn)效率得到大幅提升（如下圖所示），縮短了生產(chǎn)周期，為正樣生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。同時，在其他薄壁零件的加工過程廣泛應(yīng)用，已經(jīng)成為一種成熟的加工方法，為其他型號的零件研制提供參考。

參考文獻

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[2] 曾正明.機械工程材料手冊（金屬材料第七版）.機械工業(yè)出版社.2010.10

[3] 黃伯云等.有色金屬材料手冊.化學(xué)工業(yè)出版社.2009年。

[4] 中國航空材料手冊.第二版，中國標準化出版社

作者簡介：馮利生，性別，男，職稱，銑工技師，職務(wù)，班組長

工作單位，天津航天機電設(shè)備研究所