帶缺齒的漸開(kāi)線花鍵加工及檢測(cè)

葉海峰

遼寧曙光汽車集團(tuán)股份有限公司 遼寧丹東 118001

1 序言

通常大多數(shù)有內(nèi)花鍵的零件，其花鍵都設(shè)計(jì)成全齒的形式，在使用拉削方式加工內(nèi)花鍵時(shí)，拉刀不需要進(jìn)行周向定位。但有時(shí)在設(shè)計(jì)一些零件時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)一些特定的功能，就會(huì)將內(nèi)花鍵設(shè)計(jì)成帶有缺齒的形式，并且缺齒相對(duì)零件外輪廓有位置度要求。某后輪驅(qū)動(dòng)的SUV傳動(dòng)軸滑動(dòng)叉如圖1所示，它與變速器輸出軸直接連接?；瑒?dòng)叉內(nèi)花鍵如圖2所示，可以看到零件花鍵部位左、右兩端各缺少了1個(gè)鍵齒，下面將詳細(xì)介紹此缺齒的功能及加工方法。

圖1 SUV傳動(dòng)軸滑動(dòng)叉

圖2 滑動(dòng)叉內(nèi)花鍵

2 滑動(dòng)叉缺齒的用途

（1）回油泄壓 汽車在行駛過(guò)程中出現(xiàn)顛簸時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋與變速器之間的距離會(huì)發(fā)生變化，此時(shí)滑動(dòng)叉與變速器輸出軸互相配合的內(nèi)、外花鍵在軸向上會(huì)快速滑動(dòng)。如果采用全齒花鍵配合，滑動(dòng)叉密閉腔內(nèi)的潤(rùn)滑油會(huì)阻礙內(nèi)、外花鍵的相互滑動(dòng)，容易損壞傳動(dòng)系統(tǒng)。為解決這一問(wèn)題，將內(nèi)花鍵在180o方向上設(shè)計(jì)2個(gè)缺齒，當(dāng)內(nèi)、外花鍵產(chǎn)生相對(duì)位移時(shí)，高壓側(cè)的潤(rùn)滑油將從缺齒部位流向低壓側(cè)，使內(nèi)、外花鍵在軸向上能夠順利滑動(dòng)，從而對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)起到保護(hù)作用。滑動(dòng)叉缺齒的用途從產(chǎn)品設(shè)計(jì)角度來(lái)說(shuō)可起到回油泄壓的作用。

（2）工藝定位 上述滑動(dòng)叉的缺齒如果只是起到回油泄壓的作用，并不需要對(duì)它在圓周方向的位置進(jìn)行限定，工程師在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)往往會(huì)對(duì)它加以充分利用，例如在機(jī)械加工時(shí)使用缺齒作為十字軸軸承孔、澆注孔、澆注槽及卡簧槽等特性的周向基準(zhǔn)。自動(dòng)裝配線裝配時(shí)，使用缺齒進(jìn)行零件的周向定位。制造工程師在設(shè)計(jì)精加工工序的夾具時(shí)，也采用缺齒作為周向定位基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)重合和基準(zhǔn)統(tǒng)一。

3 內(nèi)花鍵加工

上述滑動(dòng)叉產(chǎn)品為大徑配合，大徑公差為0～0.025mm，花鍵長(zhǎng)205 mm，缺齒中心相對(duì)叉頭圓弧中心線角度公差為±1°。我公司使用三工位立式拉床加工此零件（見(jiàn)圖3），此設(shè)備最多可同時(shí)加工3個(gè)零件，配備1600mm長(zhǎng)的拉刀可一次拉削成形，生產(chǎn)效率高。

圖3 三工位立式拉床

拉削加工時(shí)，零件用夾具進(jìn)行定位如圖4所示，從圖中可以看到，滑動(dòng)叉的叉頭向下，兩叉頭圓弧面分別與2個(gè)V形塊接觸。為避免造成過(guò)定位，V形塊設(shè)計(jì)成浮動(dòng)支撐的形式，主要用于限制零件周向旋轉(zhuǎn)?；瑒?dòng)叉的止口與定位套接觸，定位套為主定位機(jī)構(gòu)，用于限制零件軸向移動(dòng)。

圖4 零件用夾具進(jìn)行定位

為了保證零件缺齒位置正確，必須同時(shí)對(duì)零件和刀具做周向定位。拉床的主拉頭結(jié)構(gòu)如圖5所示，拉頭導(dǎo)向孔做成D形孔，與拉刀D形截面的刀柄配合，限制拉刀旋轉(zhuǎn)。漸開(kāi)線拉刀結(jié)構(gòu)如圖6所示，B—B剖面是拉刀柄部剖視圖，在刀柄部位加工出一個(gè)小平面，使此平面與拉刀連齒中心平面平行度控制在0.03mm以內(nèi)，可以保證缺齒的周向定位精度。

圖5 主拉頭結(jié)構(gòu)

圖6 漸開(kāi)線拉刀結(jié)構(gòu)

4 花鍵尺寸及角度公差的檢測(cè)

（1）花鍵尺寸檢測(cè) 花鍵大徑、小徑以及內(nèi)花鍵的齒槽寬等尺寸可以通過(guò)通止規(guī)來(lái)檢測(cè)，也可以通過(guò)電子塞規(guī)測(cè)量出具體數(shù)值。這種檢測(cè)花鍵尺寸的檢具比較常見(jiàn)，這里不做詳細(xì)介紹。

（2）缺齒角度的檢測(cè) 檢測(cè)滑動(dòng)叉缺齒角度的專用檢具如圖7和圖8所示。檢測(cè)前應(yīng)先校準(zhǔn)檢具，首先將檢具校準(zhǔn)銷插入心軸的基準(zhǔn)孔中，此時(shí)檢測(cè)桿中心線與V形塊中心線垂直，將數(shù)顯百分表歸零，拔出校準(zhǔn)銷完成檢具校準(zhǔn)。將待檢測(cè)零件叉頭向下，缺齒對(duì)準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)心軸的定位鍵，將零件套入心軸，并使叉頭圓弧面與檢具底座上的V形塊完全接觸，此時(shí)檢測(cè)桿會(huì)隨著心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)微小的位移，此位移可直接通過(guò)數(shù)顯百分表讀出（見(jiàn)圖9）。通過(guò)事先計(jì)算好的距離和角度換算表，即可得出花鍵缺齒相對(duì)于叉頭的角度誤差。

圖7 缺齒角度檢測(cè)專用檢具校準(zhǔn)

圖8 缺齒角度檢測(cè)專用檢具

圖9 零件定位及檢測(cè)

5 結(jié)束語(yǔ)

帶缺齒的漸開(kāi)線花鍵目前并不常見(jiàn)，但在零件設(shè)計(jì)時(shí)如果能夠靈活地運(yùn)用缺齒，有時(shí)會(huì)簡(jiǎn)化產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，降低制造成本。通過(guò)三工位立式拉床、漸開(kāi)線拉刀及夾具，完成有角度要求的缺齒內(nèi)花鍵的加工，可一次拉削成形，生產(chǎn)效率高。為設(shè)計(jì)同類產(chǎn)品及發(fā)掘缺齒的更多用途提供了參考。