圓錐漸開線花鍵的加工方法探究

陳雪梅

（一汽解放長特分公司制造技術部，吉林長春，130102）

圓錐漸開線花鍵的加工方法探究

陳雪梅

（一汽解放長特分公司制造技術部，吉林長春，130102）

圓錐漸開線花鍵的聯(lián)接是固定式剛性聯(lián)接，承載力較大。本文介紹了圓錐漸開線內、外花鍵的一種加工方法；探討了轂與軸的加工方式；提出并準確實現(xiàn)了轂與箱體之間采用動密封—浮動油封的技術方法。經過試驗證明：這種加工方法使得轂與軸互換性好，提高了聯(lián)接強度，應用效果令人滿意。

圓錐漸開線花鍵；浮動油封；花鍵量規(guī)；花鍵芯軸；尺寸鏈

引言

圓錐漸開線花鍵的聯(lián)結是一種固定式剛性聯(lián)結，具有定心性好、聯(lián)結可靠、承載能力強、裝卸方便、壽命高等優(yōu)點［1］。在所應用設備上，能夠傳遞交變的徑向大載荷，所以國內外不少大馬力履帶式農業(yè)機械、工程機械，如拖拉機、推土機、收割機等均采用這種聯(lián)合。本文探討了一種圓錐漸開線內、外花鍵（轂、軸分別包含內、外花鍵）的加工方法，且將圓錐花鍵的檢測和加工結合在一起，保證了使用性能和可靠性。

1 加工技術難題

某總成中，轂與軸的連接方式為圓錐漸開線花鍵；轂與箱體之間的密封采用動密封－浮動油封，為保證密封質量和使用壽命，需保證密封端面距離3 mm±0.5 mm，如圖1、圖2所示。

圖1　裝配圖

圖2　軸的尺寸鏈

轂與軸的加工難點有三方面：一是轂和軸內、外花鍵的加工和測量：壓力角45°、錐度1:10、接觸面積不小于70 %；二是密封端面距離3 mm±0.5 mm：需要將內、外圓錐花鍵軸向位置控制在合理的范圍內；三是形位公差：轂上油封座錐面對內花鍵的圓跳動0.05 mm、鏈輪的止口端面和外圓對內花鍵的圓跳動0.12 mm。

2 圓錐漸開線花鍵加工問題

本文著重探討了圓錐漸開線花鍵錐度的檢測和控制：工藝設計中采用互為基準的方法，使花鍵的接觸面積得到了理想的效果；設計制造錐度塞規(guī)，利用現(xiàn)有的設備和手段，避免了花鍵的磨削，保證了圓錐的配合精度，同時也保證了密封端面的距離，互換性好，實現(xiàn)了低成本制造。

3 制定工藝方案

針對問題，經過研究，提出了三步技術工藝。

3.1內、外花鍵加工方式的選擇

外花鍵：YKX3132數(shù)控滾齒機能夠實現(xiàn)刀具縱向切削的同時做橫向移動，實現(xiàn)圓錐漸開線外花鍵的加工。刀具采用45°壓力角的標準滾刀，夾具設計需保證花鍵與軸承安裝直徑同心。

內花鍵：如果采用插齒機需要有合適傾角的工作臺或者對設備進行改造，使主軸傾斜，插齒刀的切削運動方向與工件軸線的夾角滿足錐度要求；該花鍵模數(shù)為2，如果冷擠齒形需要大噸位的壓床；線切割加工可以保證齒形精度，但成本高、效率低。最后決定采用YKD5132B（工作臺能夠準確傾斜1:10的角度）加工內花鍵，該工序要求找正準確，需專用插齒刀［5］，夾具設計應保證花鍵與止口同心。

3.2內花鍵的測量

由于內花鍵加工難度較大，所以先確定內花鍵，通過調整外花鍵來實現(xiàn)內外花鍵的配合。

內花鍵測量：軸和轂圓錐的基準在小端，為使轂在加工中不必拆卸工件就能實現(xiàn)檢測，將基準轉換到大端，內花鍵加工時大端在上，用錐度花鍵塞規(guī)控制內花鍵的錐角和基準直徑［6］。

我腿腳發(fā)軟地跟著他們走上咿咿呀呀作響的小木橋。我該怎么辦？我該怎么辦？我一遍又一遍地問驚慌失措的自己。平時我自信自己是一個挺有主見的主兒，但在那天的那一刻，我才發(fā)現(xiàn)，自己其實很不怎么樣的。

錐度花鍵塞規(guī)的加工：氮化鋼調質后用數(shù)控滾齒機加工外花鍵，精加工結束后氮化處理，保證硬度HRC60以上。

3.3外花鍵的測量

外花鍵錐角的測量：改制一個轂的產品件為樣件，每次生產時都用該樣件調整數(shù)控滾齒機，涂色法確定錐角。

外花鍵位置的確定：征得設計者同意，以浮動油封兩端面距離3 mm±0.5 mm為標準確定花鍵相對位置。根據(jù)軸承孔深（41 mm±0.012 mm）、外軸承蓋厚度（36.5 mm±0.031 mm）、浮動油封端面距離3 mm±0.5 mm組成的尺寸鏈，計算軸的軸肩到轂油封安裝面的距離L的范圍，設計板塞規(guī)，確定外花鍵的位置尺寸，如圖2所示。

4 轂和軸的加工工藝流程

4.1轂加工工藝流程

轂的加工要點是保證內花鍵與連接鏈輪的止口、油封座錐面的同軸度。為此，精加工夾具為錐度花鍵芯軸，芯軸的設計不僅考慮了加工止口及其端面時的空間，也考慮了數(shù)控車床加工油封座時切槽刀的進刀和退刀空間，同時兼顧夾具與工件的裝配精度。芯軸的材料和熱處理同錐度花鍵塞規(guī)相同。

轂加工工藝流程如下：

調質、粗加工（半精加工余量2 mm ～ 3 mm）、半精加工（控制止口與花鍵小徑同軸度，精加工余量2 mm，花鍵小徑制成）、數(shù)控插齒機插鍵（以止口端面和半精車成的小端外圓為基準，錐度花鍵塞規(guī)檢測內花鍵錐角和位置）、鉆孔、鉸孔、以內花鍵為基準加工止口及端面（夾具為精加工芯軸）、以內花鍵為基準加工油封座（夾具為精加工芯軸）。

4.2軸加工工藝流程

軸的加工要點是保證圓錐外花鍵與軸承裝配軸徑的同軸度。

軸加工工藝流程如下：鍛造、平端面打中心孔、粗車、調質、精車（注意控制錐度花鍵小端直徑和位置尺寸，保證滾齒一致性）、磨外圓及端面（保證軸向和徑向尺寸）、鉆孔、數(shù)控滾齒機滾花鍵（樣件控制錐角、板塞規(guī)控制外花鍵位置）。

4.3試驗效果

經過試驗，效果理想。一是內外花鍵互為基準，保證了1：10錐角接觸面積的要求，兩輪試驗接觸面積都達到80%以上。二是浮動油封兩個密封端面距離3 mm±0.5 mm，全部合格，轂油封座錐面跳動不超過0.04 mm。2個批量14個總成裝配后，通過試漏試驗、空載試驗以及道路試驗檢驗，浮動油封的密封性很好。三是轂的鏈輪止口及其端面的跳動，以內花鍵為基準檢測均不大于0.1 mm。

5 結語

轂和軸錐度花鍵的配合質量是總成質量的關鍵，這兩種零件加工問題的解決保證了產品功能和性能的要求，同時具有制造費用低、互換性好的優(yōu)點，這種工藝適合批量生產，具有推廣價值。

［1］李傳禹， 劉鑫. 汽車設計標準資料手冊: 基礎篇［M］. 吉林: 吉林科學技術出版社， 1992.

［2］楊德軍. Y31125A滾齒機加工漸開線花鍵軸夾具制作與應用［J］. 本鋼技術， 2015（3）: 42-43.

［3］代建軍， 楊國柱. 倒錐齒花鍵的加工與測量［J］. 金屬加工: 冷加工， 2016（8）: 36-38.

［4］馬鳳祥， 盧曦. 轎車等速傳動軸關鍵零件在使用過程中的磨損研究［J］. 機械強度， 2015（06）: 1046-1051.

［5］王金雙， 熊永森， 錢向明， 等. 加工圓錐直齒漸開線內錐花鍵的刀具設計［J］. 工具技術， 2001， 35（6）: 34-35.

［6］阮祥炳， 徐科峰. 圓錐直齒漸開線花鍵塞規(guī)設計研究［J］. 機械產品與科技， 2001（Z1）: 11-14.

陳雪梅（1969-），女，吉林永吉人，現(xiàn)就職于一汽解放汽車有限公司長特分公司制造技術部，高級工程師，大學本科畢業(yè)，目前從事機械加工工藝。

E-mail: 1759924274@qq.com

Research on the Processing Method of Involute Spline

Xuemei Chen（Changchun Special Vehicle Branch of FAW JieFang Automotive Co.， Ltd.， Manufacturing Technology Department，Changchun， Jilin， 130102， China）

The conical involute spline shaft and hub connection is connected to the fixed rigid connection，large bearing capacity. After a processing method of conical involute splines， this paper discusses the processing method of the hub and shaft， and puts forward the dynamic seal - floating oil seal technique is applied between the hub and shaft. The experiment proves that the hub and the shaft of this method has good compatibility， improves the rigidity of the connection strength， construction effect is satisfactory as well.

Cone Involute Spline； Floating Seal； Spline Gauge； Spline Shaft； Dimension Chain

TH112

A

2095-8412 （2016） 04-748-03

工業(yè)技術創(chuàng)新 URL： http://www.china-iti.com 10.14103/j.issn.2095-8412.2016.04.045