等速萬向節傳動軸內環特種脹夾裝置

孟祥龍, 胡晶，張鑫，高偉明，母丹，李丹

（吉林北方捷凱傳動軸有限公司，吉林吉林132021）

0 引 言

等速萬向節傳動軸（如圖1）是轎車上的重要安全部件，移動端節筒形殼7的柄部花鍵與發動機的差速器相連接，固定端節外環1的柄部花鍵與車輪輪轂相連接，其作用是將發動機的動力傳遞到車輪。其動力傳遞次序是發動機動力通過移動端節筒形殼7傳遞到三銷架6，通過三銷架6傳遞到連接軸5，通過連接軸5傳遞到內環2，通過內環2傳遞到6個鋼球4(球籠3的作用是保證6個鋼球始終在一個平面內)，通過6個鋼球4傳遞到固定端節外環1,通過固定節外環1傳遞到車輪，從而驅動車輪轉動。傳動軸上的零件均屬于安全重要零件，不但對熱處理有嚴格要求，而且對尺寸加工精度有近乎苛刻的要求, 如果尺寸精度不符合要求，就會出現快速磨損、卡滯、異響，嚴重時會導致傳動軸失效，后果是車輛喪失功能，甚至會導致車毀人亡。而內環2是傳動軸上的關鍵安全零件，對內環的質量精度有嚴格的要求，尤其對內環的球面尺寸、球道尺寸和等分精度、球面球心和球道球心的位置度都有較高的要求，如果有質量問題，就會影響其裝配后的使用性能，本文僅就等速萬向節傳動軸的內環加工介紹一種實用高效、高質量、低成本的特種脹夾裝置。

1 內環的結構特點

圖1 等速萬向節傳動軸

等速萬向節傳動軸中的內環（如圖2）,內部有花鍵與連接軸的外部花鍵相配合；外部為球面和六等分的球道，外部的球面與球籠的內球面相配合；六等分的球道通過6個鋼球與外環的球道相配合，以傳動轉矩。其主要特點是對熱處理后的加工精度有較高要求。其加工工序為：精鍛件→車內形→滲碳淬火回火→硬車球面、硬銑球道→清洗→探傷→清洗。本文所述的特種脹夾裝置就是用在硬車球面、硬銑球道工序（硬車球面是在工件熱處理后球面硬度58～62 HRC的情況下用CBN立方氮化硼車刀片進行車削代替磨削；硬銑球道是在工件熱處理后球道面硬度58～62 HRC的情況下用CBN立方氮化硼銑刀進行銑削代替磨削）。對內環的高精度尺寸要求主要是六球道所在圓直徑尺寸精度（通常公差為0.025 mm）、外球面直徑尺寸精度（通常公差為0.03 mm）、六球道的等分精度(通常為±3′)、球面心點與球道心點間的距離尺寸精度（通常為0.05 mm）,以確保內環在使用過程中耐磨、無卡滯、無異響等現象發生。因此要求加工時裝夾及定位可靠，不許出現打滑現象，以確保加工質量。傳統的脹夾管和拉桿容易磨損，并且容易出現打滑現象，加工精度難以保證，廢品率高，并且更換工裝時間長，效率低。

2 特種脹夾裝置結構簡介

2.1 特種脹夾裝置結構特點

傳動軸內環加工用特種脹夾裝置如圖3、圖4所示，主軸1端部與外六面錐體夾具主體2通過螺栓3、12固連，主軸端部的外圓柱面與外六面錐體夾具主體的內圓柱面過渡配合，確保同軸度，定位器5裝在外六面錐體夾具主體中間，通過螺栓4、11固連，外六面錐體夾具主體中間的圓柱面與定位器的內圓柱面過渡配合，確保同軸度。

碟形簧6套裝在外六面錐體夾具主體的六面錐體上，內六面錐體脹套7也套裝在外六面錐體夾具主體的六面錐體上，拉桿8與外六面錐體夾具主體內孔間隙配合，與主軸內部的拉伸機構相連。

內六面錐體脹套沿著周向三等分，三等分內六面錐體脹套間采用彈性橡膠9彈性連接。采用彈性橡膠的作用是既可保證三等分內六面錐體脹套整體彈性回縮，又可保證外部灰塵雜質等不會進入到內部運動副中。三等分內六面錐體脹套外圓柱面上鍍有CBN立方氮化硼涂層15，一是大大提高了脹套的耐磨性，二是增加了脹套與工件間的摩擦力，防止打滑現象發生。

圖2 內環

圖3 特種多面錐體脹夾裝置

圖3 特種多面錐體脹夾裝置

2.2 特種脹夾裝置的工作原理

工件內環套裝在內六面錐體脹套的外圓上，脹套的內六面錐體面在拉桿的向左拉動下沿著外六面錐體夾具主體的外六面錐體面移動，從而脹夾工件，由于兩者的運動是在六面錐體上進行的，因此兩者間消除了打滑的可能性，保證了零件的加工精度。對于球道硬銑加工，設備自動將六球道進行角向定位，確保等分精度。由于內六面錐體脹套的外圓上鍍有立方氮化硼CBN涂層，確保內環與內六面錐體脹套間有足夠的摩擦力而不打滑，無周向運動，并且非常耐磨，進一步保證了工件的加工精度；加工完后，拉桿向右移動，內六面錐體脹套在碟形簧的彈力作用下向右移動，從而松開工件。

2.3 特種脹夾裝置的調整使用

如圖3、圖4所示，脹夾裝置安裝前，首先要將主軸端部的外圓柱面與外六面錐體夾具主體的內圓柱面處擦拭干凈，再進行安裝，如果安裝困難，可以輔用銅錘或尼龍錘進行輔助安裝，且不可用鐵錘進行粗暴安裝，以免破壞配合面及同軸度，6個螺栓擰緊力一致。再把磁力表架和杠桿千分表吸附到機床體上，將杠桿千分表測頭部分接觸到外六面錐體夾具主體中間的圓柱面上，旋轉主軸，檢測同軸度，檢測合格后，再將外六面錐體夾具主體中間的圓柱面與定位器的內圓柱面擦拭干凈，再進行安裝，方法同上。工件套裝在內六面錐體脹套的外圓上，擰入拉桿，拉桿的旋入位置使得工件接觸到碟形彈簧，并使碟形彈簧受力，反復啟動拉桿向左運動脹緊工件和向右松開工件，脹夾和松開工件自如后，說明拉桿調整到位。當內六面錐體脹套在拉桿的向左拉動下沿著外六面錐體夾具主體的外六面錐體面移動，通過有CBN涂層的外圓脹夾工件的內圓柱面，開始加工工件，當加工完成后，拉桿向右移動，內六面錐體脹套在碟形簧的彈力作用下向右移動從而松開工件。

該特種多面錐體夾具保證了工件加工過程中無打滑現象發生，從而保證了加工精度。對于不同種類的工件，只需快速更換一定加工范圍段的定位器和內六面錐體脹套即可，提高了換線的效率，降低了勞動強度。

3 結 語

該特種脹夾裝置不但能保證工件的定位裝夾精度及工件與夾管間無打滑現象發生，保證工件的加工精度，而且工裝使用壽命長，更換時間短，生產效率高，加工成本低。