差速器殼體的加工裝置及其工藝的制作方法
【專利摘要】一種汽車制造【技術領域】的差速器殼體的加工裝置及其工藝，該裝置由設置于加工中心上的回轉夾具、設置于普通數控車床上的內漲車夾具和設置于普通數控車床上的車球面夾具組成，回轉夾具包括：兩端通過轉動組件設置于加工中心上的操作部分。本發明加工中心上加工各軸向內孔時可由高精度回轉夾具實現同時加工二個零件效率更高，夾具應用高精度數控分度轉臺，旋轉精度提升至20’’之內，對產品關鍵尺寸項目更有保證，夾具裝夾拆卸零件可由數控程序自動實現，可減少勞動力。
【專利說明】差速器殼體的加工裝置及其工藝【技術領域】
[0001]本發明涉及的是一種汽車制造【技術領域】的工藝及裝置，具體是一種差速器殼體的加工裝置及其工藝。
【背景技術】
[0002]汽車在行駛中，經常需要改變行駛方向，在改變方向后為保證車子穩定性，動力輸出至輪轂的轉速是不一樣的，這樣車輪才能產生不同的線速度以使車能平穩順利轉彎。而致使兩驅動半軸產生不同轉速的便是差速器的功能。作為重要組成部分，差速器殼體其既是差速器總成中的主動件，又是差速器總成中其他零部件安裝的基礎。
[0003]由于差速器殼體的結構特殊、非常規，如其外形加工面多，內部型腔加工面多，相互關聯尺寸精度要求高，導致加工難度很大。較多的情況下生產企業會針對某個產品設計多種專機來加工零件的特定部位。專機的優勢便是生產效率高，加工節拍快，但投資成本較高，通用性差。由于差速器殼體類零部件的生命周期普遍偏短，產品生命周期結束后，專機就無法應用于其他產品或改造費用昂貴。
[0004]經過對現有技術的檢索發現，中國專利文獻號CN102319988A，
【公開日】2012-01-18,公開了一種轎車差速器殼體的加工方法，該技術具體步驟如下:I在數控車床上，粗車轎車差速器殼體一端的端面、外圓、軸向內孔，并倒角；2在數控車床上，粗車轎車差速器殼體另一端的端面、外圓、軸向內孔、環形槽，并倒角；3在數控車床上，精車步驟I中所述的外圓和步驟2中所述的外圓及環形槽；4在加工中心上，精加工步驟I和步驟2中所述的軸向內孔；5在加工中心上，精加工內腔球面。但該技術中并未給出任何具體技術參數，同時該技術的缺陷及不足在于:直接從毛坯開始加工至成品，每道工序加工節拍較長，投入設備及多，在產量不明確時投資風險很大。加工工藝方面，用加工中心加工軸向內孔，該技術中未說明同時加工零件數量，若只加工一個零件，加工節拍將很長，形成產能瓶頸。在加工中心上，精加工內腔球面，生產效率低，產品精度如球面粗糙度及球孔同軸度無法得到很好的保證。
[0005]中國專利文獻號CN203125217U
【公開日】2013.08.14，公開了一種臥式加工中心加工客車差速器殼體用工裝夾具，包括夾具本體，夾具本體下端與臥式加工中心的工作臺連接，夾具本體上端設置有可拆裝的定位盤、粗定位塊及夾緊機構，粗定位塊沿定位盤的外圓周設置，定位盤的頂面設置有夾緊定位塊、定位銷及導向銷，夾緊定位塊與夾緊機構對應，夾具本體內設置有頂出機構，夾具本體下部左右兩側均設置有控制閥，夾具本體上設置有蓄能器，夾緊機構、頂出機構均為液壓機構，夾具本體內設置有供油管孔，夾緊機構、頂出機構、控制閥及蓄能器通過供油管孔連接。但該技術在裝夾和拆卸零件時需分二次手工插拔油管后人工操作控制閥，自動化及加工效率低，同時該工裝夾具依靠臥式加工中心鼠牙盤回轉工作臺旋轉，精度為1° 1’，較難滿足現有工業需要。
【發明內容】
[0006]本發明針對現有技術存在的上述不足，提出一種差速器殼體的加工裝置及其工藝，工藝流程簡單且其通用性較強，能實現眾多普通結構的差速器殼體的批產加工，產品切換時改制費用低廉。加工工藝流程可將零件粗加工部分(技術含量低)委外加工，減少加工余量只保留核心部分的精加工，這樣有利于縮短加工節拍。加工中心上加工各軸向內孔時可由回轉夾具實現同時加工二個零件，提高加工效率。本發明用普通數控車床加工內腔球面相對加工中心生產，可實現設備資金投入減少(同品牌加工中心普遍貴于數控車床)，車削加工效率更高，加工成本低廉。同時該道工序的夾具裝夾定位設計更加合理，能有效提升產品制造精度，最后加工操作簡單使用方便。
[0007]本發明是通過以下技術方案實現的:
[0008]本發明涉及一種差速器殼體的加工裝置，由設置于加工中心上的回轉夾具、設置于普通數控車床上的內漲車夾具和設置于普通數控車床上的車球面夾具組成，其中:
[0009]所述的回轉夾具包括:兩端通過轉動組件設置于加工中心上的操作部分，其中:
[0010]所述的操作部分包括:分別固定設置于夾具座正、反面的若干油壓轉角缸、操作臺以及轉動設置于夾具座上的定位扳手，其中:位于夾具座正面的每個操作臺外延均布三個用于定位的油壓轉角缸，對應每個操作臺的夾具座反面設有一個用于退料的油壓轉角缸；所述的定位扳手正對操作臺。
[0011]所述的內漲車夾具包括:軸向施力件和徑向施力件，其中:徑向施力件的前端與設置于數控車床的待固定芯軸相連，后端與軸向施力件的一端相連，軸向施力件的另一端與數控車床固定架相連。
[0012]所述的車球面夾具包括:作為定位組件的V字形定位塊、定位銷、基座以及作為壓緊組件的連接盤、活塞、杠桿、滑塊和壓塊，其中:差速器殼體左右兩端軸承檔外徑由V字形定位塊支撐并定位，定位銷的一端插入差速器殼體行星軸孔內，另一端固定連接于基座上，壓塊活動設置于滑塊上且下圓弧面與差速器殼體的軸承檔外徑面相接觸實現定位，連接盤與普通數控車床上的主軸端面固定連接，活塞、杠桿和滑塊依次連接，且活塞與機床主軸拉桿相連；通過液壓控制的機床主軸拉桿前后移動并傳遞動力實現滑塊的上下移動。
[0013]本發明涉及一種差速器殼體的加工工藝，通過在加工中心上設置回轉夾具、在普通數控車床上設置內漲車夾具、以及車球面夾具，并經過三道精加工工藝實現差速器殼體的制備，具體包括以下步驟:
[0014]步驟I)初道精加工:在立式加工中心上配置回轉夾具，然后以差速器殼體法蘭大外徑和平面為定位基準，壓板壓緊法蘭另一面后加工鉆鏜鉸各孔徑。
[0015]步驟2)次道精加工:在普通數控車床上配置內漲車夾具，然后以差速器殼體兩端孔徑為基準內漲定位后，精車各檔外徑及外形
[0016]步驟3)末道精加工:在普通數控車床上配置車球面夾具，然后以差速器殼體一側的行星軸孔為軸向周向基準，差速器殼體兩端外徑為徑向基準壓緊后，從差速器殼體窗口伸入鏜刀，粗精鏜內腔球孔，機加工至此完成。
技術效果
[0017]與現有技術相比，本發明的優點在于:加工中心上加工各軸向內孔時可由高精度回轉夾具實現同時加工二個零件效率更高，夾具應用高精度數控分度轉臺，旋轉精度提升至20’’之內，對產品關鍵尺寸項目更有保證，夾具裝夾拆卸零件可由數控程序自動實現，可減少勞動力。
[0018]本發明用普通數控車床加工內腔球面相對加工中心生產，可實現設備資金投入減少(同品牌加工中心普遍貴于數控車床)，車削加工效率更高，加工成本低廉。同時該道工序的夾具裝夾定位設計更加合理，能有效提升產品制造精度，最后加工操作簡單使用方便。
[0019]本方法流程簡單屬于柔性加工線，產品切換時改制費用低廉，適合眾多普通結構的差速器殼體的批產加工。加工工藝流程可將低附加值委外加工，有利于縮短加工節拍。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為本發明粗加工工藝流程示意圖；
[0021]圖中:a為粗車大端外徑及平面、b為粗車小端外徑及平面、c為粗鏜兩端孔徑、d為粗車外形。
[0022]圖2為用加工中心生產的初道精加工工藝示意圖。
[0023]圖3為用數控車床生產的次道、末道精加工工藝示意圖；
[0024]圖中:a為精車各檔外徑及外形，b為粗精鏜內腔球孔。
[0025]圖4為回轉夾具示意圖；
[0026]圖中:a為側視圖；b為俯視圖；c為圖b的c_c面剖視圖。
[0027]圖5為內漲車夾具示意圖；
[0028]圖6為車球面夾具示意圖；
[0029]圖中:a為正視圖，b為側視圖，c為俯視圖；
[0030]圖7為回轉夾具中的定位圓環示意圖；
[0031]圖中:a為側視圖；b為立體示意圖。
[0032]圖8為本發明制備得到差速器殼體示意圖。
[0033]圖中:回轉夾具中:1轉動組件、2加工中心、3操作部分、4夾具座、5用于定位的油壓轉角缸、6用于退料的油壓轉角缸、7操作臺、8定位扳手、9定位圓環、10尾座L板、11轉臺L板、12分度轉臺和13從動尾座；內漲車夾具中:14軸向施力件、15徑向施力件、16漲套、17連接斜面、18接套、19中心孔；車球面夾具中:20定位組件、21壓緊組件、22V字形定位塊、23壓塊、24定位銷、25連接盤、26活塞、27杠桿、28滑塊；差速器殼體中:29半軸孔、30軸承擋外徑、31行星軸孔、32法蘭面的螺紋孔、33銷孔。
【具體實施方式】
[0034]下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。
實施例1
[0035]如圖4、圖5和圖6所示，為本實施例差速器殼體的加工裝置，由設置于加工中心2上的回轉夾具、設置于普通數控車床上的內漲車夾具和設置于普通數控車床上的車球面夾具組成，其中:
[0036]所述的回轉夾具包括:兩端通過轉動組件I設置于加工中心2上的操作部分3，其中:[0037]所述的操作部分3包括:分別固定設置于夾具座4正、反面的若干油壓轉角缸5、
6、操作臺7以及轉動設置于夾具座4上的定位扳手8，其中:位于夾具座4正面的每個操作臺7外延均布三個用于定位的油壓轉角缸5，對應每個操作臺7的夾具座4反面設有一個用于退料的油壓轉角缸6 ;所述的定位扳手8正對操作臺7。
[0038]所述的操作臺7上設有定位圓環9。如圖7所示，該定位圓環9的高度中間部位設有兩個通孔34，用于刀具進出加工差殼行星軸孔，側面設有一個通孔35用于安裝定位扳手；定位圓環9的一端面設有一個沉孔36用于差殼法蘭定位。
[0039]所述的用于定位的油壓轉角缸5經液壓油驅動每次旋轉角度為90°。
[0040]所述的用于退料的油壓轉角缸6經液壓油驅動每次旋轉角度為60°。
[0041]所述的轉動組件I包括:尾座L板10、轉臺L板11、分度轉臺12和從動尾座13，其中:尾座L板10、操作部分3以及轉臺L板11依次轉動連接，分度轉臺12和從動尾座13分別連接轉臺L板11和尾座L板10，分度轉臺12可以通過數控程序實現轉動控制并依次帶動轉臺L板11、操作部分3和尾座L板10跟隨轉動，由此實現整個夾具的轉動控制。
[0042]所述的內漲車夾具包括:軸向施力件14和徑向施力件15，其中:徑向施力件15的前端與設置于數控車床的待固定芯軸相連，后端與軸向施力件14的一端相連，軸向施力件14的另一端與數控車床固定架相連。
[0043]所述的徑向施力件15為兩個背靠背相連的漲套16，末端漲套16與軸向施力件14之間由連接斜面17相配合。
[0044]所述的連接斜面17為向漲套16的內側傾斜的斜面結構。
[0045]所述的軸向施力件14為固定于芯軸尾部的接套18，該接套18的一端與連接斜面17相配合，另一端設有數控車床固定架相接觸的中心孔19。
[0046]所述的車球面夾具包括:作為定位組件20的V字形定位塊22、定位銷24、基座以及作為壓緊組件21的連接盤25、活塞26、杠桿27、滑塊28和壓塊23，其中:差速器殼體左右兩端軸承檔外徑由V字形定位塊22支撐并定位，定位銷24的一端插入差速器殼體行星軸孔31內，另一端固定連接于基座上，壓塊23活動設置于滑塊28上且下圓弧面與差速器殼體的軸承檔外徑面相接觸實現定位，連接盤25與普通數控車床上的主軸端面固定連接，活塞26、杠桿27和滑塊28依次連接，且活塞26與機床主軸拉桿相連；通過液壓控制的機床主軸拉桿前后移動并傳遞動力實現滑塊28的上下移動。
[0047]本實施例涉及上述裝置的具體殼體加工工藝，如圖1所示，a通過在簡易數控車床上配置三爪卡盤定位在差速器殼體法蘭面，夾緊差速器殼體軸承檔外徑，尾架頂針定位另一端孔徑倒角處，車削圖示部位(附圖加粗黑線為機加工部位)。b在簡易數控車床上用三爪卡盤夾緊并定位于法蘭面，車削另一端外徑及平面，c為三爪卡盤夾緊定位于法蘭面后鏜二個半軸孔29，d車床上配置內漲車夾具，以兩端孔徑為基準精車零件外形，以此來保證外形和孔徑的同軸度，并為后續精加工做好準備。
[0048]如圖2所示,為立式加工中心2上鉆Il鉸各孔徑后的工件示意圖。
[0049]如圖3a所示，為普通數控車床上精車各檔外徑及外形后的工件示意圖。
[0050]如圖3b所示，為普通數控車床上粗精鏜內腔球孔后的工件示意圖。
[0051]本工藝具體包括以下步驟:
[0052]步驟I)第一道粗車:在簡易數控車床上配置三爪卡盤，定位在差速器殼體法蘭面，夾緊差速器殼體小端軸承檔外徑，尾架頂針定位另一端孔徑倒角處，車削大端外徑及平面。
[0053]步驟2)第二道粗車:簡易數控車床上用三爪卡盤夾緊并定位于法蘭面，車削另一端外徑及平面。
[0054]步驟3)第三道粗車:簡易數控車床上用三爪卡盤夾緊定位于法蘭面后鏜二個半軸孔29。
[0055]步驟4)第四道粗車:數控車床上以兩端孔徑為基準漲緊零件后車削外徑及平面。
[0056]步驟5)初道精加工步驟:加工中心2上以差速器殼體法蘭大外徑和平面為定位基準，啟動壓板自動壓緊法蘭另一面后裝夾定位完成。
[0057]初道精加工以先粗加工后精加工的主原則，具體包括以下步驟:
[0058]5.1)順時針旋轉90°用鉆頭鉆削一側行星軸孔31，回轉夾具順時針旋轉180°后鉆削另一側行星軸孔31 ；
[0059]5.2)回轉夾具順時針旋轉90°由面銑刀銑削大端平面，回轉夾具順時針旋轉180°后銑削小端平面。
[0060]5.3)換鏜刀半精鏜小端半軸孔29及孔口倒角，然后回轉夾具順時針旋轉180°半精鏜大端的半軸孔29及孔口倒角；
[0061]5.4)換倒角刀，刀具以偏心的方式從半軸孔29進入差速器殼體，然后刀具旋轉反拉大端半軸孔29內的倒角，回轉夾具順時針旋轉180°，倒角刀加工小端半軸孔29內倒角；
[0062]5.5)回轉夾具順時針旋轉90°由鏜刀半精鏜行星軸孔31及孔口倒角，回轉夾具順時針旋轉180°加工另一側行星軸孔31及孔口倒角；
[0063]5.6)回轉夾具順時針旋轉90°，然后換倒角刀，刀具以偏心的方式從行星軸孔31進入差速器殼體，然后刀具旋轉反拉半軸孔29內的倒角，回轉夾具順時針旋轉180°，倒角刀加工另一端行星軸孔31內倒角反倒角；
[0064]5.7)回轉夾具順時針旋轉90°，然后換階梯鉆頭，鉆法蘭面所有螺紋孔32的底孔及孔口倒角；
[0065]5.8)換倒角刀，以偏心的方式穿過螺紋底孔反拉另一面法蘭端面倒角；
[0066]5.9)換絲錐，攻法蘭面螺紋。然后換點鉆，為鉆銷孔33預制定位點。然后換鉆頭加工銷孔33 ；
[0067]5.10)換鏜刀，精鏜大端半軸孔29，回轉夾具順時針旋轉180°后精鏜小端半軸孔29 ；
[0068]5.11)換鉸刀，精鉸二個行星軸孔31。然后自動退料，本步驟加工完成。
[0069]步驟6)次道精加工步驟:將差速器殼體從兩端半軸孔29徑插入到內漲車夾具上，數控車床頂針前移頂住接套18，漲套16受力漲緊零件后，精車各檔外徑及外形。
[0070]步驟7)末道精加工步驟:將差速器殼體放入車球面夾具后，啟動鏜刀從差速器殼體窗口伸入鏜刀，粗精鏜內腔球孔；如圖6所示，為普通數控車床上配置車球面夾具，以一個行星軸孔31和二個軸承檔外徑為基準，壓緊軸承檔外徑后，鏜孔刀由差速器殼體窗口伸入內腔粗精車球孔，至此成品零件完成。
[0071]如圖8所示，為經過三道精加工工序后的工件示意圖，如附圖可見，本方法可以制備得到滿足批產要求的差速器殼體。
【權利要求】
1.一種差速器殼體的加工裝置，其特征在于，由設置于加工中心上的回轉夾具、設置于普通數控車床上的內漲車夾具和設置于普通數控車床上的車球面夾具組成，其中: 所述的回轉夾具包括:兩端通過轉動組件設置于加工中心上的操作部分，其中: 所述的操作部分包括:分別固定設置于夾具座正、反面的若干油壓轉角缸、操作臺以及轉動設置于夾具座上的定位扳手，其中:位于夾具座正面的每個操作臺外延均布三個用于定位的油壓轉角缸，對應每個操作臺的夾具座反面設有一個用于退料的油壓轉角缸；所述的定位扳手正對操作臺。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征是，所述的內漲車夾具包括:軸向施力件和徑向施力件，其中:徑向施力件的前端與設置于數控車床的待固定芯軸相連，后端與軸向施力件的一端相連，軸向施力件的另一端與數控車床固定架相連。
3.根據權利要求1所述的裝置，其特征是，所述的車球面夾具包括:作為定位組件的V字形定位塊、定位銷、基座以及作為壓緊組件的連接盤、活塞、杠桿、滑塊和壓塊，其中:差速器殼體左右兩端軸承檔外徑由V字形定位塊支撐并定位，定位銷的一端插入差速器殼體行星軸孔內，另一端固定連接于基座上，壓塊活動設置于滑塊上且下圓弧面與差速器殼體的軸承檔外徑面相接觸實現定位，連接盤與普通數控車床上的主軸端面固定連接，活塞、杠桿和滑塊依次連接，且活塞與機床主軸拉桿相連；通過液壓控制的機床主軸拉桿前后移動并傳遞動力實現滑塊的上下移動。
4.根據權利要求1所述的裝置，其特征是，所述的操作臺上設有定位圓環，該定位圓環的一端面設有一個沉孔用于差殼法蘭定位；定位圓環的高度中間部位設有兩個通孔，用于刀具進出加工差殼行星軸孔，側面設有一個通孔用于安裝定位扳手。
5.根據權利要求1所述的裝置，其特征是，所述的用于定位的油壓轉角缸經液壓油驅動每次旋轉角度為90° ;所述的用于退料的油壓轉角缸經液壓油驅動每次旋轉角度為60。。`
6.根據權利要求1所述的裝置，其特征是，所述的轉動組件包括:尾座L板、轉臺L板、分度轉臺和從動尾座，其中:尾座L板、操作部分以及轉臺L板依次轉動連接，分度轉臺和從動尾座分別連接轉臺L板和尾座L板，分度轉臺可以通過數控程序實現轉動控制并依次帶動轉臺L板、操作部分和尾座L板跟隨轉動，由此實現整個夾具的轉動控制。
7.根據權利要求2所述的裝置，其特征是，所述的徑向施力件為兩個背靠背相連的漲套，末端漲套與軸向施力件之間由連接斜面相配合。
8.根據權利要求7所述的裝置，其特征是，所述的軸向施力件為固定于芯軸尾部的接套，該接套的一端與連接斜面相配合，另一端設有數控車床固定架相接觸的中心孔。
9.一種根據上述任一權利要求所述裝置的差速器殼體的加工工藝，其特征在于，包括以下步驟: 步驟I)初道精加工:在立式加工中心上配置回轉夾具，然后以差速器殼體法蘭大外徑和平面為定位基準，壓板壓緊法蘭另一面后加工鉆鏜鉸各孔徑； 步驟2)次道精加工:在普通數控車床上配置內漲車夾具，然后以差速器殼體兩端孔徑為基準內漲定位后，精車各檔外徑及外形； 步驟3)末道精加工:在普通數控車床上配置車球面夾具，然后以差速器殼體一側的行星軸孔為軸向周向基準，差速器殼體兩端外徑為徑向基準壓緊后，從差速器殼體窗口伸入鏜刀，粗精鏜內腔球孔，機加工至此完成。
10.根據權利要求9所述的工藝，其特征是，所述的步驟I)包括: .1.1)順時針旋轉90°用鉆頭鉆削一側行星軸孔，回轉夾具順時針旋轉180°后鉆削另一側行星軸孔； .1.2)回轉夾具順時針旋轉90°由面銑刀銑削大端平面，回轉夾具順時針旋轉180°后銑削小端平面， .1.3)換鏜刀半精鏜小端半軸孔及孔口倒角，然后回轉夾具順時針旋轉180°半精鏜大端的半軸孔及孔口倒角； .1.4)換倒角刀，刀具以偏心的方式從半軸孔進入差速器殼體，然后刀具旋轉反拉大端半軸孔內的倒角，回轉夾具順時針旋轉180°，倒角刀加工小端半軸孔內倒角； .1.5)回轉夾具順時針旋轉90°由鏜刀半精鏜行星軸孔及孔口倒角，回轉夾具順時針旋轉180°加工另一側行星軸孔及孔口倒角； .1.6)回轉夾具順時針旋轉90°，然后換倒角刀，刀具以偏心的方式從行星軸孔進入差速器殼體，然后刀具旋轉反拉半軸孔內的倒角，回轉夾具順時針旋轉180°，倒角刀加工另一端行星軸孔內倒角反倒角； .1.7)回轉夾具順時針旋轉90°，然后換階梯鉆頭，鉆法蘭面所有螺紋孔的底孔及孔口倒角； .1.8)換倒角刀，以偏心的方式穿過螺紋底孔反拉另一面法蘭端面倒角； .1.9)換絲錐，攻法蘭面螺紋； . 1.10)換點鉆,為鉆銷孔預制定位點； .1.11)換鉆頭，鉆加工銷孔； .1.12)換鏜刀，精鏜大 端半軸孔，回轉夾具順時針旋轉180°后精鏜小端半軸孔； .1.13)換鉸刀，精鉸二個行星軸孔，然后自動退料，本步驟加工完成。
【文檔編號】B23Q3/12GK103753322SQ201410041273
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月28日 優先權日:2014年1月28日
【發明者】吳慶峰, 夏良, 樊培芬 申請人:上海汽車齒輪一廠