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摘 要 本文介绍了我厂大轮拖动力换挡机型LF1604-2序列中一个零件的加工工艺探索过程，分析了内花键盲孔薄壁类齿轮衬套零件在实际加工过程中遇到的加工困难与装夹变形等问题，找到了加工中的难点和瓶颈，在经过不断的试制实践后，通过改进加工工艺，有效优化了加工步骤，消除了加工误差，保证了产品品质；
关键词 内花键盲孔薄壁齿轮衬套；加工工艺；优化
中图分类号：TK406 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2015）02-0031-02
1 概述
LF1604-2机型变速箱采用电液一体化动力换挡技术，变速箱操作简便，工作效率高。在变速箱传动系统中，齿轮与轴之间通过衬套连接，衬套与轴装配时，要同时保证衬套内孔和花键轴外圆、衬套内花键与轴的花键的装配要求，起双限位作用，因此对衬套的加工精度提出了更高的要求。
2 产品技术要求
2.1 结构简图
2.2 技术要求
如图（1）所示，线尺寸， 让刀槽线尺寸9，底径尺寸φ58.5，内孔尺寸，外圆尺寸，花键处线尺寸
3，4.1，花键参数：m=1.27/0.635，Z=22（44），α=30°P，分度圆直径φ55.88，大径尺寸，小径尺寸，M值尺寸，零件材料20CrMnTi，热处理要求：渗碳淬火，硬化层有效深度0.7-1.0，齿面硬度58HRC～64HRC，φ65h6表面硬化层有效深度不小于0.5，表面硬度不小于58HRC。
3 难点分析
1）该零件壁厚最薄处仅有3.2 mm，在各道工序加工过程中和热处理后极易产生变形和椭圆。
2）在装配过程中，为使衬套和轴能够顺利装配，必须同时保证内花键和内孔的同轴度和内孔的椭圆度，否则使用过程中容易研死，引发严重的质量事故。因此，热后磨孔和磨外圆以及定位基准的选择是整个加工过程中的一个很大的难点。
4 工艺构思
此类零件属于薄壁齿轮衬套类零件，根据零件结构特点和产品技术要求等综合因素，热处理变形会很严重，因此要首先考慮零件材料的热处理，除了严格控制材料材质以外，为消除零件内应力，最大限度减小零件在加工中的变形量，粗车齿坯后需要进行二次正火，内花键M值热处理留变形量，根据经验此类零件热后M值会缩0.3-0.4 mm，故热前插齿加工M值选择加大0.4 mm，为保证内花键和内孔的同轴度，便于使用，插花键的加工基准为内孔，其次为了防止插齿过程中零件壁薄会变形，插齿前外圆留余量，插齿后再上普通车床以内孔定位精修外圆，保证外圆对内孔的跳动在0.02 mm以内；最后，为了消除热处理后的零件的椭圆变形和减少加工过程中的热变形，热后先以内孔定位粗磨外圆，再以外圆定位磨内孔，再以内孔定位精磨外圆。
5 加工现状
原该类零件工艺路线为：供毛坯→粗车→精车→插花键→热处理→磨内孔→磨平面→磨外圆
经过一个批次30件该类零件的加工发现以下几个问题比较突出：
1）插花键以外圆定位加工，通过基准转换，间接保证内花键对内孔的同轴度0.05。但是，在成品与轴装配时，25%零件由于内孔与内花键同轴度差无法顺利装配，必须经过打磨齿。
2）外圆定位磨内孔，内孔圆柱度0.007 mm无法保证。
3）外圆尺寸及跳动保证能力差，易产生椭圆变形。磨外圆采用内孔定位，使用直心轴加工，加工过程中发现如果心轴与零件内孔配磨间隙小，磨完后零件尺寸难以保证，容易产生椭圆变形，椭圆为0.02-0.03 mm左右。若心轴与零件配磨间隙大，采用间隙配合，磨完外圆后外圆跳动大，数值为
0.02-0.03 mm。
6 工艺优化
优化后工艺路线：供毛坯→粗车→二次正火→精车→插内花键→精修外圆→热处理→粗磨外圆→磨内孔→磨平面→精磨外圆。
1）增加粗车后二次正火，改善材料性能。
2）插花键工序，更换定位方式，直接以内孔定位插内花键，保证花键对内孔的同轴度0.05 mm。经过两个批次共60件试验，同轴度合格率为100%，完全满足工艺要求。
3）增加精修外圆工序，设计台阶直心轴，以内孔定位精修外圆，保证热处理前外圆对内孔的跳动在0.02 mm左右，消除加工过程中产生的弹性变形。
4）粗精磨外圆工序，更改装夹方式，减少加工过程中产生的弹性变形。该处准备了两套夹具方案：
方案一：热后粗磨外圆和热后精磨外圆的夹具均采用内外锥配合锥度比为1：15的涨套心轴。经过实验，发现采用此夹具方案粗磨后的零件外圆椭圆度大，测量结果为0.03-0.05 mm。
方案二：热后粗磨外圆和热后精磨外圆的夹具均为台阶直心轴，热后粗、精磨外圆夹具装配。粗磨后经测量外圆椭圆0.01-0.015 mm，满足要求。精磨后测量零件圆柱度为0.005 mm可以保证工艺要求，但是会出现零件外圆跳动0.03-0.05 mm的情况，且比例高达50%，因此精磨采用该方案无法满足工艺要求。
5）在原来设想的两种方案均失败的情况下，临时决定改变粗精磨外圆方案，粗磨外圆仍采用台阶直心轴进行加工，保证内孔椭圆度保证0.007 mm，精磨外圆采用涨套心轴加工，保证零件的同轴度0.02 mm。加工后，抽检20件进行测量，结果全部符合图纸要求，废品率几乎为0，降低了废品率，保证了装配的要求。
7 结束语
此类特殊结构的薄壁类花键啮合套零件加工难度较大，加工该产品，前期我厂无任何经验，产品在装配过程中，三装厂经常反馈装配不上，多次退货，而且内部多次报废零件。经过以上工艺方法的优化后，现在已经形成了批量加工，合格率为100%，收到了很好的成效，为以后的类似零件生产积累了一定的基础。
参考文献
[1]成大先.机械设计手册，第一卷[M].北京：化学工业出版社，2008.
[2]樊东黎，徐跃明.热处理技术数据手册[M].北京：机械工业出版社，2006.
[3]梦少农.机械加工工艺手册[M].北京：机械工业出版社，1991.
[4]刘成启.新编铣工计算手册[M].北京：机械工业出版社，2001.
关键词 内花键盲孔薄壁齿轮衬套；加工工艺；优化
中图分类号：TK406 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2015）02-0031-02
1 概述
LF1604-2机型变速箱采用电液一体化动力换挡技术，变速箱操作简便，工作效率高。在变速箱传动系统中，齿轮与轴之间通过衬套连接，衬套与轴装配时，要同时保证衬套内孔和花键轴外圆、衬套内花键与轴的花键的装配要求，起双限位作用，因此对衬套的加工精度提出了更高的要求。
2 产品技术要求
2.1 结构简图
2.2 技术要求
如图（1）所示，线尺寸， 让刀槽线尺寸9，底径尺寸φ58.5，内孔尺寸，外圆尺寸，花键处线尺寸
3，4.1，花键参数：m=1.27/0.635，Z=22（44），α=30°P，分度圆直径φ55.88，大径尺寸，小径尺寸，M值尺寸，零件材料20CrMnTi，热处理要求：渗碳淬火，硬化层有效深度0.7-1.0，齿面硬度58HRC～64HRC，φ65h6表面硬化层有效深度不小于0.5，表面硬度不小于58HRC。
3 难点分析
1）该零件壁厚最薄处仅有3.2 mm，在各道工序加工过程中和热处理后极易产生变形和椭圆。
2）在装配过程中，为使衬套和轴能够顺利装配，必须同时保证内花键和内孔的同轴度和内孔的椭圆度，否则使用过程中容易研死，引发严重的质量事故。因此，热后磨孔和磨外圆以及定位基准的选择是整个加工过程中的一个很大的难点。
4 工艺构思
此类零件属于薄壁齿轮衬套类零件，根据零件结构特点和产品技术要求等综合因素，热处理变形会很严重，因此要首先考慮零件材料的热处理，除了严格控制材料材质以外，为消除零件内应力，最大限度减小零件在加工中的变形量，粗车齿坯后需要进行二次正火，内花键M值热处理留变形量，根据经验此类零件热后M值会缩0.3-0.4 mm，故热前插齿加工M值选择加大0.4 mm，为保证内花键和内孔的同轴度，便于使用，插花键的加工基准为内孔，其次为了防止插齿过程中零件壁薄会变形，插齿前外圆留余量，插齿后再上普通车床以内孔定位精修外圆，保证外圆对内孔的跳动在0.02 mm以内；最后，为了消除热处理后的零件的椭圆变形和减少加工过程中的热变形，热后先以内孔定位粗磨外圆，再以外圆定位磨内孔，再以内孔定位精磨外圆。
5 加工现状
原该类零件工艺路线为：供毛坯→粗车→精车→插花键→热处理→磨内孔→磨平面→磨外圆
经过一个批次30件该类零件的加工发现以下几个问题比较突出：
1）插花键以外圆定位加工，通过基准转换，间接保证内花键对内孔的同轴度0.05。但是，在成品与轴装配时，25%零件由于内孔与内花键同轴度差无法顺利装配，必须经过打磨齿。
2）外圆定位磨内孔，内孔圆柱度0.007 mm无法保证。
3）外圆尺寸及跳动保证能力差，易产生椭圆变形。磨外圆采用内孔定位，使用直心轴加工，加工过程中发现如果心轴与零件内孔配磨间隙小，磨完后零件尺寸难以保证，容易产生椭圆变形，椭圆为0.02-0.03 mm左右。若心轴与零件配磨间隙大，采用间隙配合，磨完外圆后外圆跳动大，数值为
0.02-0.03 mm。
6 工艺优化
优化后工艺路线：供毛坯→粗车→二次正火→精车→插内花键→精修外圆→热处理→粗磨外圆→磨内孔→磨平面→精磨外圆。
1）增加粗车后二次正火，改善材料性能。
2）插花键工序，更换定位方式，直接以内孔定位插内花键，保证花键对内孔的同轴度0.05 mm。经过两个批次共60件试验，同轴度合格率为100%，完全满足工艺要求。
3）增加精修外圆工序，设计台阶直心轴，以内孔定位精修外圆，保证热处理前外圆对内孔的跳动在0.02 mm左右，消除加工过程中产生的弹性变形。
4）粗精磨外圆工序，更改装夹方式，减少加工过程中产生的弹性变形。该处准备了两套夹具方案：
方案一：热后粗磨外圆和热后精磨外圆的夹具均采用内外锥配合锥度比为1：15的涨套心轴。经过实验，发现采用此夹具方案粗磨后的零件外圆椭圆度大，测量结果为0.03-0.05 mm。
方案二：热后粗磨外圆和热后精磨外圆的夹具均为台阶直心轴，热后粗、精磨外圆夹具装配。粗磨后经测量外圆椭圆0.01-0.015 mm，满足要求。精磨后测量零件圆柱度为0.005 mm可以保证工艺要求，但是会出现零件外圆跳动0.03-0.05 mm的情况，且比例高达50%，因此精磨采用该方案无法满足工艺要求。
5）在原来设想的两种方案均失败的情况下，临时决定改变粗精磨外圆方案，粗磨外圆仍采用台阶直心轴进行加工，保证内孔椭圆度保证0.007 mm，精磨外圆采用涨套心轴加工，保证零件的同轴度0.02 mm。加工后，抽检20件进行测量，结果全部符合图纸要求，废品率几乎为0，降低了废品率，保证了装配的要求。
7 结束语
此类特殊结构的薄壁类花键啮合套零件加工难度较大，加工该产品，前期我厂无任何经验，产品在装配过程中，三装厂经常反馈装配不上，多次退货，而且内部多次报废零件。经过以上工艺方法的优化后，现在已经形成了批量加工，合格率为100%，收到了很好的成效，为以后的类似零件生产积累了一定的基础。
参考文献
[1]成大先.机械设计手册，第一卷[M].北京：化学工业出版社，2008.
[2]樊东黎，徐跃明.热处理技术数据手册[M].北京：机械工业出版社，2006.
[3]梦少农.机械加工工艺手册[M].北京：机械工业出版社，1991.
[4]刘成启.新编铣工计算手册[M].北京：机械工业出版社，2001.