MAN系列車橋差速器殼安裝被動齒輪外圓加工工藝的改進與應用

王厚勇 張浩 王月桂

摘 要：本文根據MAN系列車橋差速器殼加工初期其安裝被動齒輪外圓的加工工藝特點以及所存在的質量問題，通過“人機料法環測”各個環節，分析的原因，有針對性的進行了工藝設計改進，著重介紹新工藝在車橋差速器殼的機械加工中的推廣及創新應用，描述新產品開發時，新技術工藝從引入、應用到推廣的曲折過程。

關鍵詞：差速器殼;新工藝;工藝設計改進

1 引言

近年來，重型汽車差速器的結構經歷了幾次較大的變化，最初的STR系列，后來的HW系列、AC系列，現在的MCY13系列，從產品的技術要求可以看出，高質量、嚴要求是產品更新換代的發展趨勢，所以傳統的工藝方法已逐漸不適于當前的新產品加工，必須從產品的加工工藝上加以改進。本文以MCY13車橋差速器殼安裝被動齒輪外圓的質量提升為例，介紹其工藝改進過程。

2 MCY13車橋差速器殼加工質量表現

MCY13車橋差速器殼的加工工藝由4道工序組成，其中10序精車小端及安裝被動齒輪外圓的加工尺寸，在樣件加工階段均符合工藝要求，在小批量試切后，抽檢了70件，其安裝被動齒輪外圓對基準A和基準B公共軸線的跳動為0.02，檢測合格率僅27.14%。被動齒輪安裝外圓的跳動滿足工藝要求的占68%，超差的占32%，其中0.02-0.03之間的占62.5%，0.03-0.05之間的占25%，0.05以上的占12.5%。

3 差速器殼安裝被動齒輪外圓質量問題研討分析

3.1 夾具定位面平面度檢測分析

夾具上定位工件，不管是位置精度還是形狀精度，都必須小于工件的設計精度，因為需考慮夾具的磨損和夾裝誤差，車床夾具定位面的精度一般取工件精度的1/3，對于此差速器殼來講，被動齒輪安裝外圓跳動為0.02，所以10序車夾具定位面的平面度須保證在0.007以內，實際檢測結果為0.005，符合車床夾具定位面精度要求。

3.2 夾具定位部位與機床回轉中心同軸度

為保證加工精度，10序數控車床夾具的定位圓對主軸回轉中心的同軸度控制在Φ0.01以內，定位面對主軸回轉中心的跳動量也不應大于0.01mm，實際檢測夾具的定位圓對主軸回轉中心的同軸度為Φ0.005，定位面對主軸回轉中心的跳動量為0.007，符合數控車床夾具定位圓以及定位面對主軸回轉中心的精度要求。

3.3 工件的夾緊情況分析

在夾緊工件的過程中，夾緊效果會直接影響工件的加工精度，工件的夾緊不僅要保證安全可靠，還得保證夾緊后工件不移動、不變形。加工曼系列差速器殼10序精車小端及安裝被動齒輪外圓時，采用大端平面定位、Φ375外圓定位夾緊，按照傳統的加工方法，夾具會采用圖2-a所示的液壓卡盤，但是考慮到曼系列差速器殼屬于薄壁類工件，定位夾緊部位Φ375外圓壁厚僅有15mm，在13MPa的液壓夾緊力下很容易產生夾緊變形，為避免夾緊變形問題的發生，設計了如圖2所示的車夾具，該夾具由1件液壓卡盤、1副非標卡爪、1塊定位板、6個支撐釘，制作完成的車夾具見圖2，加工示意圖見圖3。

對工件的定位準確性進行檢查，發現采用上述方案加工時，工件被夾緊后出現變形，表現為相鄰兩爪之間工件盤面向上拱起，工件脫離支撐釘定位面0.02mm，造成工件定位不準確，致使工件質量超差。

上述分析可得出，差速器殼安裝被動齒輪外圓質量問題是由于工件夾緊后的變形造成的，必須消除工件夾緊變形的問題，保證工件定位準確，才能保證產品的質量。

4 新工藝的開發應用

將原車夾具改為液壓內孔漲芯車夾具，工件定位夾緊方式由大端平面定位、外圓定位夾緊，改為大端平面定位、內孔漲芯定位夾緊。夾具見圖4，加工示意圖見圖5。

4.1 夾具工作原理

拉桿下拉，通過外六方螺栓和壓板將拉力傳導至彈性漲套上，彈性漲套在定芯軸的錐面上軸向運動，當彈性漲套向下作軸向運動時，經過定芯軸的錐面，將拉力轉化為徑向漲力和向定位面的拉力，徑向漲力起到定位的作用，向定位面的拉力對工件起到壓緊的作用。當彈性漲套向上作軸向運動時，夾緊力松開，可拆卸工件。

彈性漲套可通過向下運動時產生的徑向漲力對工件起到定位作用，使得工件定位更準確，向定位面的拉力起到壓緊的作用，使得加工過程更穩定。

4.2 工藝改進后的效果

液壓漲芯夾具驗證合格后開始連續加工，每班對班首件和班尾件進行抽檢，連續加工600件時，共抽檢了40件，其安裝被動齒輪外圓的合格率為80%，超差的產品其跳動也在0.02-0.03之間，分布結果滿足用戶使用要求。

4.3 改進工藝的優點及創新

（1）通過漲套的擴張和收縮，實現工件的定位夾緊和松開，使得零件在定位夾緊時的定位誤差和重復定位誤差大大降低，消除了傳統定位夾緊方式所帶來的工件變形，提高了零件的定位精度，提高了零件的加工精度。

（2）突破了差速器殼采用三爪卡盤夾緊定位加工的常規工藝方法，實現了漲芯夾緊工裝在回轉體工件車削中的應用。

5 結束語

為解決MCY13車橋差速器殼安裝被動齒輪外圓的質量問題，通過分析質量問題的原因，有針對性的進行了工藝設計改進，通過不斷優化夾具結構，確定了液壓漲芯結構夾具方案，通過實施驗證，該工藝設計很好的解決了質量問題，使得零件在定位夾緊時的定位誤差和重復定位誤差顯著降低，消除了傳統定位夾緊方式所帶來的工件變形，提高了零件的定位精度。同時，將該工藝設計在其他工序上成功推廣的同時又進行了改進，通過增加氣密檢測裝置實現零件平面定位準確度的自動檢測，該工藝設計改進，對薄壁類回轉體工件的加工提供了很好的借鑒，對汽車差速器殼的加工工藝改進起了重要的推動作用。

參考文獻：

[1]王啟平.機床夾具設計[M].哈爾濱工業大學出版社，1996.2 ISBN7-5603-0045-6/TH·2.

[2]柯明揚.機械制造工藝學[M].北京航空航天大學出版社，1996.8 ISBN 7-81012-650-4.