DCT同步器齒套去毛刺技術(shù)在自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)的運(yùn)用

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自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)正在各工業(yè)企業(yè)中逐漸普及，贛州群星機(jī)械有限公司也為某型號(hào)DCT變速器的同步器齒套量身定做了一條熱處理前加工自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)（見(jiàn)圖1），在收獲諸多便利的同時(shí)，也遇到了一些“頑疾”，其中，以“毛刺”問(wèn)題最為突出。

毛刺，伴隨著幾乎所有的以去除材料為手段的加工過(guò)程。毛刺的存在，不僅影響零件外觀，還會(huì)影響零件測(cè)量、裝配甚至最終的使用性能和壽命。在自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)中，毛刺還會(huì)影響零件的裝夾和流轉(zhuǎn)，任一工位的故障都將導(dǎo)致整條生產(chǎn)線(xiàn)癱瘓而無(wú)法工作。因此，如何有效、便捷地去除各加工過(guò)程產(chǎn)生的毛刺，是保證自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)順利運(yùn)行、降低故障停機(jī)率而亟需解決的問(wèn)題。

以汽車(chē)同步器齒套加工過(guò)程中去除難度最大的毛刺——銑滑塊槽毛刺為對(duì)象，通過(guò)分析零件結(jié)構(gòu)及其毛刺的特點(diǎn)，針對(duì)性地設(shè)計(jì)了一套專(zhuān)用的去毛刺刀具及工裝，并嵌入到了自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)中。

零件結(jié)構(gòu)及毛刺特點(diǎn)

DTC變速器是在手動(dòng)機(jī)械式變速器的基礎(chǔ)上，將一個(gè)離合器聯(lián)接的一根輸入軸變成了由兩個(gè)離合器分別控制的兩根輸入軸，通過(guò)奇/偶擋位的提前選擋和兩個(gè)離合器自動(dòng)快速切換的配合，實(shí)現(xiàn)了更簡(jiǎn)便的換擋操作和更快的換擋速度。但由于相對(duì)更多的擋位設(shè)置和更復(fù)雜的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，DCT變速器需要更加緊湊，以滿(mǎn)足發(fā)動(dòng)機(jī)艙空間布置和整車(chē)輕量化的需要。因此，DCT變速器內(nèi)的同步器零件被設(shè)計(jì)得盡可能地?。ㄒ?jiàn)圖2），導(dǎo)致其在加工過(guò)程中更易變形，這大大增加了功能性結(jié)構(gòu)多且精度要求高的同步器齒套的加工難度。

滑塊槽是在同步器齒套內(nèi)花鍵上三處均布的一個(gè)功能性結(jié)構(gòu)，是同步器滑塊的安裝位置，也是同步器工作中的空擋位置。為保證其形狀和位置精度，常用成形銑刀在加工中心上分度加工出來(lái)。由于壁薄的同步器齒套強(qiáng)度低、剛性差，在內(nèi)花鍵斷續(xù)銑削時(shí)伴隨著較大的切削振動(dòng)，且銑刀刃口越鋒利，振動(dòng)越大，在銑削表面產(chǎn)生的振紋越嚴(yán)重，導(dǎo)致滑塊槽表面粗糙度（Ra1.6mm）不能達(dá)到要求，并影響輪廓儀對(duì)滑塊槽形狀尺寸的檢測(cè)。因此，為了保證其表面粗糙度，在優(yōu)化切削參數(shù)的同時(shí)，還需要對(duì)銑刀進(jìn)行鈍化處理。但銑刀變鈍之后帶來(lái)的問(wèn)題則是：毛刺厚且韌（見(jiàn)圖3），加上滑塊槽底部非常接近內(nèi)花鍵大徑，用氣動(dòng)磨具去除毛刺時(shí)阻力大，且極易破壞內(nèi)花鍵大徑表面（見(jiàn)圖4）。

去毛刺工藝選擇

目前運(yùn)用較廣的去毛刺手段有：振動(dòng)光飾、磁力研磨、電化學(xué)、超聲波及熱能去毛刺等[1]。但對(duì)于同步器齒套內(nèi)花鍵齒側(cè)處，因銑滑塊槽產(chǎn)生的毛刺位置特殊，加上其厚且韌的特點(diǎn)，以上去毛刺手段要么效果不理想，要么成本過(guò)高，要么效率太低，都不適用于同步器齒套的批量生產(chǎn)。

而公司之前現(xiàn)場(chǎng)使用的去毛刺方法有兩種：手工去毛刺和花鍵二次拉削去毛刺。手工去毛刺的優(yōu)點(diǎn)是效率高、成本低、去除徹底，但容易損壞毛刺附近的正常零件表面；花鍵二次拉削去毛刺的優(yōu)點(diǎn)則是效率高、去除徹底且不破壞其他零件表面，但由于該同步器齒套內(nèi)花鍵圓周方向有三組均布的特殊矮齒，重新拉削時(shí)需手工對(duì)準(zhǔn)拉刀上的特殊齒，存在拉削錯(cuò)齒導(dǎo)致零件報(bào)廢的風(fēng)險(xiǎn)。

為此，參考花鍵拉刀結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了一套毛刺推刀，并配合設(shè)計(jì)了一套可用于自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)的工裝，使零件在下線(xiàn)前自動(dòng)完成去毛刺工序。

刀具設(shè)計(jì)

花鍵拉刀拉削內(nèi)花鍵時(shí)，最終保證花鍵尺寸的是拉刀末端的校準(zhǔn)齒。同樣，使用拉刀去除齒側(cè)毛刺時(shí)，最終將毛刺去除干凈的，也是拉刀末端的校準(zhǔn)齒，但不同的是，由圓孔制成內(nèi)花鍵的過(guò)程中，需要合適的齒升量來(lái)逐層去除材料，以使在刀齒強(qiáng)度可承受的前提下拉削力分布均勻、拉削過(guò)程穩(wěn)定[2]，而銑滑塊槽產(chǎn)生的毛刺，并不是齒槽中原有的材料，而是粘連在滑塊槽與內(nèi)花鍵齒側(cè)交界處的材料翻邊，只要將其剝落下來(lái)便可以，無(wú)需太大的切削力。

因此，設(shè)計(jì)毛刺推刀時(shí)，只需要1-2組類(lèi)似拉刀校準(zhǔn)齒的切削齒便可滿(mǎn)足使用。但考慮同步器齒套在拉削后，還經(jīng)過(guò)了精車(chē)、倒角、銑滑塊槽等工序加工，導(dǎo)致內(nèi)花鍵較之前有輕微變形，為避免毛刺推刀在內(nèi)花鍵齒側(cè)上產(chǎn)生不必要切削，對(duì)刀齒齒厚做了一些修正設(shè)計(jì)。

已知該同步器齒套內(nèi)花鍵拉削后的參數(shù)：齒數(shù)z=54，模數(shù)m=1.6mm，壓力角α=20°，大徑Die，小徑Dii，齒槽寬E。

另對(duì)其花鍵精度進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)測(cè)結(jié)果平均值為：齒形誤差Fα=4.8μm，齒向誤差Fβ=6.1μm，齒距累積誤差Fp=32.3μm，由此可算得其內(nèi)花鍵的實(shí)際綜合誤差=19.9μm≈0.02mm。

由此，將推毛刺刀具的刀刃齒厚設(shè)計(jì)為SEmaxλ=4.108mm，而刀具大徑、小徑則按在有效范圍內(nèi)避免有害干涉的原則設(shè)計(jì)，得刀具參數(shù)：齒數(shù)z為54，模數(shù)m為1.6mm，壓力角α為20°大徑為Dee為小徑為Dei為，齒厚S為，另取刀刃前角5°，側(cè)隙角1°。

工裝設(shè)計(jì)

工裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖5所示。

其中：工作面板8及底座10為加工中心上銑滑塊槽工裝原有零件，為安裝推毛刺工裝，在銑滑塊槽工位的左側(cè)增加了一些安裝孔；推刀油缸9是訂制的雙導(dǎo)桿立式薄型液壓缸；下墊板2為零件提供支撐面；刀具組件3含2片疊裝的推毛刺刀片（刃口向上）以及上、下導(dǎo)向板各1塊，安裝在桁架機(jī)械手中心和銑滑塊槽工裝中心的同一軸線(xiàn)上；滑臺(tái)組件5連接在滑臺(tái)氣缸1上，在推毛刺工作時(shí)提供零件定位面；在后擋板7上安裝有兩個(gè)液壓緩沖墊6，可保證滑臺(tái)每次都停在相同位置。

工作開(kāi)始時(shí)，滑臺(tái)氣缸1將滑臺(tái)組件5拉至左側(cè)，當(dāng)同步器齒套在右側(cè)工位完成銑滑塊槽后，桁架機(jī)械手將待加工齒套4抓取并放在下墊板2上，滑臺(tái)氣缸1再將滑臺(tái)組件5推至右側(cè)，直至前端接觸液壓緩沖墊6并停止，然后由推刀油缸9將刀具組件3向上推，前導(dǎo)向板、推毛刺刀片、后導(dǎo)向板依次通過(guò)同步器齒套內(nèi)花鍵，完成去毛刺后，推刀液壓缸9將刀具組件3收回，桁架機(jī)械手再將同步器齒套抓取至下一工位。

運(yùn)用和總結(jié)

將該裝置安裝在加工中心工作臺(tái)上（見(jiàn)圖6），借助自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)原有的激光對(duì)齒裝置，解決了使用花鍵拉刀二次拉削去毛刺需人工對(duì)齒有錯(cuò)齒風(fēng)險(xiǎn)的問(wèn)題，并將刀具行程由1 100mm（拉刀長(zhǎng)度）減短了80mm，在極大地提高去毛刺效率的同時(shí)，獲得了與拉削方式同樣理想的去毛刺效果（見(jiàn)圖7）。并且，經(jīng)過(guò)3個(gè)多月的批量驗(yàn)證，公司第一套去毛刺刀具，已完成了5萬(wàn)件同步器齒套的去毛刺加工，刀具刃口尚未見(jiàn)明顯缺陷和磨損痕跡，預(yù)計(jì)使用壽命可達(dá)到20萬(wàn)件以上，在實(shí)現(xiàn)極低的刀具成本之外，減少了手工去毛刺的人力成本。

另外，原銑滑塊槽工序的加工節(jié)拍為33s，而整條自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)加工節(jié)拍最長(zhǎng)的工序?yàn)?3s，生產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，銑滑塊槽工位有30s的待機(jī)時(shí)間，加入去毛刺工位后，銑滑塊槽加去毛刺的總節(jié)拍為59s，仍然富余4s的待機(jī)時(shí)間。即：在實(shí)現(xiàn)高效率、高質(zhì)量、低成本去毛刺的同時(shí)，自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)的生產(chǎn)節(jié)拍未受絲毫影響。