一種薄壁行星架的加工方法及工裝夾具與流程

2023-09-20 00:59:10

本發明創造屬於薄壁行星架加工領域，尤其是涉及一種薄壁行星架的加工方法及工裝夾具。

背景技術：

圖1所示零件為薄壁行星架。該件為焊接件(第一行星架的材料為sae8620,第二行星架為衝壓板材，材料為saph400)，屬於典型薄壁焊接件，厚度只有4mm。該件異於常規零件的是：厚度太薄，且為焊接件，整體的強度較之一體件要差，該工件要求的位置度嚴格，並且所要加工的行星輪軸軸孔是盲孔，而且花鍵節圓相對於基準孔與行星輪銷軸孔都有嚴格要求，成品要求行星輪軸軸孔相對於基準a位置度為0.05，花鍵節圓相對於基準a徑跳0.05，行星輪軸軸孔直徑為0.015公差帶，因此該工件在加工過程中廢品率極高，加工困難。

技術實現要素：

有鑑於此，本發明創造旨在提出一種薄壁行星架的加工方法及工裝夾具，以解決上述問題。

為達到上述目的，本發明創造的技術方案是這樣實現的：

一種薄壁行星架的加工方法，將第一行星架上的基準孔、行星軸軸孔分別粗加工，不加工到成品尺寸，將第二行星架上的行星軸軸孔粗加工不加工到成品尺寸，將花鍵孔加工到成品尺寸，第一行星架和第二行星架上的行星軸孔對準後將第一行星架與第二行星架焊接在一起，將焊接後的工件放置在工裝夾具上，利用芯軸與花鍵孔的配合進行定心，工裝夾具將工件夾緊後，一次性將基準孔和行星軸軸孔加工到成品尺寸。

進一步的，工裝夾具定位採用的是利用插入式花鍵塞規以花鍵大徑為基準定心，盲孔的內端面定位，第一行星架的端面壓緊。

進一步的，

(1)首先加工單件：將花鍵孔加工到成品，將第一行星架的基準孔粗加工，粗加工第一行星架的盲孔，將第二行星架的通孔也粗加工；

(2)焊接：將第一行星架的盲孔和第二行星架的通孔對齊，然後將第一行星架與第二行星架焊接；

(3)定位：將工件放置在定位套上，第一行星架的端面與定位套的端面接觸，利用盲孔的端面進行定位，用定位銷依次穿過通孔、定位柱定位孔，定位銷的端部與盲孔的端部抵接；

(4)定心：用芯軸將工件定心：芯軸穿過工件，芯軸中部與花鍵孔配合，芯軸下部深入到定位孔的配合部內；

(5)壓緊：壓套放在工件上，壓爪壓在壓套上，壓爪將工件壓緊後將插入式芯軸和定位銷拔出；

(6)加工：採用反刀將基準孔進行精鏜孔，然後加工盲孔和通孔至成品。

進一步的，步驟(6)中在加工盲孔和通孔時，最後工步選擇鉸刀將盲孔和通孔分別加工到成品尺寸。

一種用於上述加工方法的工裝夾具，包括定位套、芯軸、定位裝置和壓緊裝置，定位裝置和壓緊裝置分別相對於定位套固定，壓緊裝置和定位裝置分布在定位套的外側，定位裝置用於薄壁行星架的定位，定位套與芯軸配合用於薄壁行星架的定心，壓緊裝置壓緊薄壁行星架的端面；

定位套的軸線方向的中部開有貫穿定位套的定位孔，定位孔與芯軸配合，芯軸採用分段式設計，芯軸包括芯軸上部、芯軸下部、和芯軸中部，芯軸上部為手持部，芯軸中部為與花鍵孔配合的花鍵段，花鍵段上設置有與花鍵孔配合的花鍵，花鍵設置有錐度，下部與定位孔配合。

進一步的，所述花鍵的錐度為1:20，花鍵的小頭端靠近芯軸下部，花鍵的大頭端靠近芯軸上部。

進一步的，定位套的下端設置有一體設計的突出於下端面的定位圓柱，定位圓柱的外徑小於定位套的外徑，定位圓柱與定位套同軸心設置，定位套設置在底板上，底板的中部開有與定位圓柱配合的安裝孔，定位圓柱位於安裝孔內，定位圓柱側部的定位套的下端面與底板的上端面接觸，定位套與底板固接。

進一步的，定位裝置包括定位座、定位柱和定位銷，定位柱與定位座垂直設置，定位柱穿過定位座的上部，定位柱能在定位座上水平滑動，定位柱的長度方向與定位套的徑向方向平行，定位柱靠近定位套的一端設置有用於安裝定位銷的定位柱定位孔，定位銷與定位柱定位孔配合用於工件的定位。

進一步的，定位柱定位孔的軸線與定位柱的軸線垂直，定位柱定位孔的軸線與定位柱的軸線相交。

進一步的，壓爪為右旋90度轉角油缸，壓爪的數量為四個，壓爪圍繞著定位套的圓周均勻分布，壓爪壓緊工件時，工件的待加工孔露在外部。

相對於現有技術，本發明創造所述的一種薄壁行星架的加工方法及工裝夾具具有以下優勢：

(1)本發明創造所述的加工方法，改變了裝夾方式和裝夾基準，定位壓緊後，一次性將基準孔和行星軸軸孔加工出來，能夠準確的保證兩者的位置度，避免累計誤差造成的位置度不合格，從而影響裝配質量，大大的降低了零件的次品率；

(2)本發明創造的工裝夾具結構簡單，採用芯軸進行定位，定位精準度高，加工後的工件精準度高，次品率低。

附圖說明

構成本發明創造的一部分的附圖用來提供對本發明創造的進一步理解，本發明創造的示意性實施例及其說明用於解釋本發明創造，並不構成對本發明創造的不當限定。在附圖中：

圖1為本發明創造實施例所述的薄壁行星架的結構示意圖；

圖2為本發明創造實施例所述的薄壁行星架的縱向剖視圖；

圖3為圖2中的x處的放大圖；

圖4為本發明創造實施例所述的工裝的縱向剖視圖；

圖5為本發明創造實施例所述的工裝的俯視圖；

圖6為本發明創造實施例所述的定位套的縱向剖視圖；

圖7為本發明創造實施例所述的芯軸的縱向剖視圖；

圖8為本發明創造實施例所述的加工工藝加工後的位置度報告(其中報告中的上孔指的是通孔，下孔指的是盲孔)。

附圖標記說明：

1、底板；101、安裝孔；102、鎖緊用油槽油路；103、鬆開用油槽油路；2、油缸連接板；3、墊塊；4、定位座；5、定位柱；501、限位塊；502、定位柱定位孔；6、定位銷；7、芯軸；71、芯軸上部；72、芯軸中部；721、花鍵；73、芯軸下部；8、薄壁行星架；81、第一行星架；811、圓柱體；812、第一架板；8121、盲孔；8122、環形槽；82、第二行星架；821、第二架板；8211、通孔；第二架板；822、固接板；9、定位套；91、定位圓柱；92、定位孔；921、過渡部；922、配合部；93、螺紋沉孔；94、環形突起；10、壓套；11、壓爪；12、o形密封圈；a、基準孔；b、花鍵孔。

具體實施方式

需要說明的是，在不衝突的情況下，本發明創造中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。

在本發明創造的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「縱向」、「橫向」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明創造和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明創造的限制。此外，術語「第一」、「第二」等僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」等的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特徵。在本發明創造的描述中，除非另有說明，「多個」的含義是兩個或兩個以上。

在本發明創造的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以通過具體情況理解上述術語在本發明創造中的具體含義。

下面將參考附圖並結合實施例來詳細說明本發明創造。

如圖1、2、3所示，薄壁行星架8包括第一行星架81和第二行星架82，第一行星架81和第二行星架82為獨立的個體，第一行星架81和第二行星架82通過焊接連接在一起。第一行星架81包括設置成一體的圓柱體811和第一架板812，圓柱體811的中部加工有與圓柱體811同軸心設置的花鍵孔b，花鍵孔b內設置有內花鍵。花鍵孔b設置在圓柱體811的一端，花鍵孔b以外的圓柱體811中部加工有基準孔a，基準孔a與圓柱體811同軸心。

如圖1、2、3所示，第一架板812為環形結構，第一架板812設置在圓柱體811遠離花鍵孔b的一端，第一架板812與圓柱體811同軸心，第一架板812的外徑大於圓柱體811的外徑。第二行星架82設置在靠近設置有花鍵孔b的圓柱體811的一端，第二行星架82包括環形的第二架板821，靠近第二架板821的外圓周壁的第二架板821靠近第一架板812的端面上設置有朝向第一架板812延伸的固接板822，固接板822是衝壓成型的。固接板822與第二架板821垂直，固接板822的數量有四個，固接板822圍繞著第二架板821的軸線均勻分布。第一架板812的外圓周壁與固接板822靠近第一架板812的側壁焊接。

如圖1、2、3所示，固接板822與固接板822之間的第一架板812與第二架板821之間的空隙放置行星輪，相應的固接板822與固接板822之間的第一架板812與第二架板821上設置有放置行星輪軸的行星輪軸軸孔，第一架板812上的行星輪軸軸孔為盲孔8121，第二架板821上的行星輪軸軸孔為通孔8211，盲孔8121與通孔8211同軸心設置。

本發明創造提出了一種用於加工薄壁行星架8的夾具：

如圖4、5所示，一種用於加工薄壁行星架8的夾具包括底板1、定位套9、壓爪11、定位裝置。定位套9的下端設置有一體設計的突出於下端面的定位圓柱91，定位圓柱91的外徑小於定位套9的外徑，定位圓柱91與定位套9同軸心設置。底座的中部開有與定位圓柱91配合的安裝孔101，定位圓柱91位於安裝孔101內，定位圓柱91側部的定位套9的下端面與底板1的上端面接觸，定位套9上開有三個均勻分布的螺紋沉孔93，定位套9與底板1通過螺栓固接。

如圖4所示，定位裝置設置在定位套9側部的底板1上。定位裝置包括定位座4和定位柱5，定位座4的下端設置有墊塊3，墊塊3固定在底板1上。定位柱5與定位座4垂直設置，定位柱5穿過定位座4的上部，定位柱5能在定位座4上水平滑動。定位柱5的長度方向位於薄壁行星架8的徑向方向上，定位柱5遠離定位套9的一端設置有限位塊501，定位柱5的另外一端設置有用於安裝定位銷6的定位柱定位孔502，定位柱定位孔502的軸線與定位柱5的軸線垂直，定位柱定位孔502的軸線與定位柱5的軸線相交。使用時，定位銷6依次穿過薄壁行星架8和定位柱定位孔502，將薄壁行星架8進行定位。定位銷6的下端與薄壁行星架8的盲孔8121的端面抵接。

如圖6所示，定位套9的軸線方向的中部開有貫穿定位套9的定位孔92，定位孔92為臺階孔，定位孔92的上部為過渡部921，定位孔92的下部為與芯軸7配合的配合部922。定位套9的上端面設置有環形突起94。定心用的花鍵芯軸7設計採用分段配合設計，有效控制了芯軸7的同軸度。如圖7所示，芯軸7包括芯軸上部71、芯軸下部73、和芯軸中部72，芯軸上部71為手持部，芯軸上部71的外壁上設置有滾花。芯軸下部73為光滑的圓柱體，芯軸下部73與定位孔92的配合部922配合，芯軸下部73與配合部922的配合間隙為0.005mm。芯軸中部72為與花鍵孔b配合的花鍵段，花鍵段的上部設置有與花鍵孔b配合的花鍵721，花鍵721設置有錐度，花鍵721的小頭端靠近芯軸下部73，花鍵721的大頭端靠近芯軸上部71，芯軸中部72的外徑大於芯軸下部73的外徑，芯軸中部72與花鍵孔b配合，花鍵721的錐度設計成1:20，這樣與花鍵孔b形成無間隙配合，更好的保證工件的花鍵孔與34mm的基準孔a在加工中的同軸度。

如圖1、2所示，壓爪11的數量為四個，壓爪11通過油缸連接板2固定在底板1上，壓爪11圍繞著定位套9的圓周均勻的分布，壓爪11的壓板將薄壁行星架8壓緊時，待加工的行星軸孔露在外部，以方便加工。油缸連接板2與底板1之間通過螺栓固定，油缸連接板2與底板1之間間隔設置有三個o形密封圈12，o形密封圈12與o形密封圈12之間分別設置有壓爪11的鎖緊用油槽油路102和鬆開用油槽油路103。壓爪11為轉角油缸結構，轉角油缸採用雙作用右旋90度轉角油缸，壓力大約為0.5-7(mpa)。

如圖1所示，由於第二架板821的厚度比較薄，如果壓爪11直接壓在第二架板821上，第二架板821很容易發生變形，第二架板821變形後，會影響通孔8211的加工精度，所以同時設計了與工件配合的壓套10。壓套10為圓環形套筒，第二架板821上開有與壓套10配合的環形開口，第一架板812上開有與壓套10配合的環形槽8122，壓緊時，壓套10的下端抵頂在環形槽8122內。工作時，壓套10放在工件上，壓爪11的壓板壓在壓套10上，壓套10與工件的解觸面和定位面與工件的接觸面一一對應，以防止壓緊變形。

盲孔8121與通孔8211分別相對於基準孔a的位置度為0.05、全跳動為0.05；盲孔8121與通孔8211的規格為φ8(+0.015，0)，基準孔a的規格為φ34(+0.025，0)。

基準孔a、盲孔8121、通孔8211現有的加工方法為：

(1)首先加工單件時，將第一行星架81的基準孔a與花鍵孔b加工到成品尺寸，粗加工4個盲孔8121至6.8mm，然後將第二行星架82也粗加工四個通孔8211至6.8mm；

(2)將第一行星架81的盲孔8121和第二行星架82的通孔8211對齊，然後將第一行星架81與第二行星架82焊接；

(3)用液壓夾具漲緊基準孔a,然後用盲孔8121端端面定位，將第一行星架81上的盲孔8121加工成8mm孔，將第二行星架82上的通孔8211加工成8mm通孔8211；

(4)加工8mm孔時，用兩把刀加工，先用銑刀精銑至孔徑7.8mm，然後鏜刀精鏜到8mm。

上述加工方法存在的問題點：

a、因夾具的重複定位精度及基準孔a的自身精度,材料的變形的影響，盲孔8121與通孔8211的位置度0.05保證困難，不能100％合格，次品率高；

b、因第一行星架81和第二行星架82材料不一致,造成在鏜孔時盲孔8121與通孔8211直徑不一致,並且孔徑不穩定。

本發明創造中改進的工藝流程和方法為：

a、首先在第一行星架81單件加工時，將基準孔a不加工到成品尺寸，焊接組合後鑽鏜孔時再加工到成品尺寸；

b、改變組件鑽鏜孔時的夾具定位及夾緊基準。

具體的就是改變傳統思維模式，由原來夾具漲緊基準孔a後，再加工4個φ8mm孔，改為以花鍵大徑定心(利用插入式花鍵721塞規定心)，盲孔8121端面定位，行星架端面壓緊的加工方式。

改進後的加工步驟：

(1)首先加工單件時，將花鍵孔b加工到成品，將第一行星架81的基準孔a粗加工，粗加工四個盲孔8121，然後將第二行星架82也粗加工四個通孔8211；

(2)將第一行星架81的盲孔8121和第二行星架82的通孔8211對齊，然後將第一行星架81與第二行星架82焊接；

(3)將工件放置在定位套9上，第一行星架81的端面與定位套9的端面接觸，利用盲孔8121的端面進行定位，用定位銷6依次穿過通孔8211、定位柱定位孔502，定位銷6的端部與盲孔8121的端部抵接；

(4)用芯軸7將該工件定心：芯軸7穿過工件，芯軸中部72與花鍵孔b配合，芯軸下部73深入到定位孔92的配合部922內；

(5)壓套10放在工件上，壓爪11的壓板壓在壓套10上，壓爪11將工件壓緊後將插入式芯軸7和定位銷6拔出；

(6)採用反刀將基準孔a進行精鏜孔，然後加工四個盲孔8121和四個通孔8211至成品。

最後的步驟(6)中同時對加工8mm孔的刀具進行了優化，最後工步添加了一把鉸刀進行加工，保證上下孔的一致性及成品圖紙要求。

改進後加工工藝加工出來的工件的位置度報告如圖8，改進後加工工藝的優點：一次裝夾，將基準孔a與4個行星軸軸孔加工出來，位置度100％可以控制在0.05以內，而且採用插入式芯軸7的定心，使之花鍵孔與基準孔a的跳動關係，也可保證。

綜上所述，加工薄壁行星架8需要注意的是：

(1)、薄壁異形焊接件，在加工行星輪軸軸孔過程中對刀具的選型及加工工步的組合性很高，應充分考慮工件的材料及變形；

(2)、位置度要求嚴格的產品，在選擇加工工藝過程中，因儘量選擇，位置度的評價基準與被加工孔，一次加工出來，避免累計誤差造成的位置度不合格，從而影響裝配質量。

(3)、工藝路線的確定要充分考慮技術經濟性。

以上所述僅為本發明創造的較佳實施例而已，並不用以限制本發明創造，凡在本發明創造的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明創造的保護範圍之內。