一种两档减速器输入轴及其加工方法

技术领域

本发明属于汽车技术领域，具体涉及一种两档减速器输入轴及其加工方法。

背景技术

随着世界对新能源和环境的广泛关注，在汽车制造行业相较于传统燃油车，纯电动汽车具有低噪声、无污染、能量来源多样化、能量效率高等特点，因此大力发展新能源汽车成为当今汽车行业的热点，减速器作为纯电动汽车中的核心总成，其制造精度直接影响整车的性能，尤其是减速器结构中的输入轴，因其长期处于高速、高负荷的运转，加工精度远超过传统燃油车变速箱输入轴，加工质量直接影响减速器总成的使用寿命、NVH等性能。

现有技术公开了一种变速器输入轴的加工方法(CN114211307A)。包括以下步骤：步骤1：将输入轴夹持在数控车床上，对输入轴进行车削，其中右刀在输入轴上车削出A面、D面和E面，左刀在输入轴上车削出B面和C面；步骤2：对C、D面之间的距离进行测量，得到CD测量值，将CD测量值与CD设计值相减得到CD误差值，当CD误差值大于CD设计值时，使左刀和右刀相互靠拢；当CD误差值小于CD设计值时，使左刀和右刀相互远离；步骤3：重复步骤1，对下一输入轴进行车削；步骤4：重复步骤2和步骤3，直到测量出的CD测量值与CD设计值相等。

现有技术中并未公开输入轴的整体加工工艺以及工艺参数，无法对输入轴的全工序加工提供参考。

发明内容

针对现有技术中存在的输入轴实际加工过程中，随着车床加工的零件增多，车床的左刀和右刀会被磨损，此时加工出的安装位置的宽度会增大，最后导致精度变差的问题，本发明提供了一种两档减速器输入轴及其加工方法，该加工方法能够提高输入轴的加工精度。

本发明通过如下技术方案实现：

一种两档减速器输入轴的加工方法，具体包括如下步骤：

S1、齿坯车削，包括一序车削加工和二序车削加工；

S2、插齿加工，将两档减速器输入轴夹持在插齿机床上，对两档减速器输入轴的花键A、花键B按照设定的加工参数进行插齿加工；

S3、钻孔加工，采用车削中心对内花键输油孔进行钻孔加工；

S4、零件热处理；

S5、磨削。

进一步地，步骤S1中，所述一序车削加工的夹持轴径为第二轴径102所在毛坯外径，对第二端面302、第三轴径103、第四轴径104进行车削加工，对孔Ⅱ202进行钻削加工；所述二序车削一序车削加工夹持轴径为第三轴径103，利用第三端面303进行Z向定位对第一端面301、第一轴径101、第二轴径102进行车削加工。

进一步地，步骤S2中，插齿加工采用涨套夹具进行装夹，夹持轴径为第三轴径103，通过端面303进行Z方向定位，定位基准与测量基准、车削的定位基准保持一致，保证插齿具有更高的加工精度。

进一步地，步骤S2中，所述花键A设置在第二轴径102的右后部位，所述花键B设置在第二轴径102的内部。

进一步地，步骤S3中，钻孔加工过程中采用内花键输油孔钻孔工装；所述工装带有三个定位齿，所述定位齿与花键B等分缺齿位置齿形相同，通过与缺齿部位配合实现工装与花键定位，工装侧边带有定位孔，定位孔与其中一个定位齿相对应，实现定位孔与定位齿的相位关系。

进一步地，步骤S4中，热处理要求如下：有效硬化层深CHD 550HV10.55～0.85，表面硬度(80～83)HRA或≥680HV1，芯部硬度(320～450)HV30，经过热处理后的零件需要对中心孔进行研磨处理，减小中心孔变形对加工精度的影响。

进一步地，步骤S5中，所述磨削采用多功能复合磨床进行加工，可以保证一次装夹将所有轴径端面磨削完成，保证各精加工轴径、端面的形位精度一致性；

进一步地，所述多功能复合磨床的主轴和尾座分别装有顶尖，调整主轴与尾座顶尖的同轴度小于0.003mm，使用主轴顶尖与尾座顶尖分别顶紧两档减速器输入轴左右两中心孔，不采用任何其它辅助装夹，仅靠两顶尖与中心孔的摩擦力保证装夹力，目的在于排除其它装夹方式对磨削精度的影响。

进一步地，步骤S5中，具体包括如下内容：

首先对第一轴径101、第三轴径103进行粗磨，对第二轴径102、第四轴径104进行粗磨并径向留取加工余量，用于二次精磨；然后粗磨第三端面303，并轴向留取加工余量，用于二次精磨；最后依次对第一轴径101、第三轴径103、第二轴径102、第四轴径104、第三端面303进行精磨，采用粗磨与二次精磨相结合的方式目的在于降低磨削过程中由于磨削力过大造成的其它已加工轴径的精度损失。

另一方面，本发明还提供了一种两档减速器输入轴，由上述加工方法加工而成。

进一步地，所述输入轴从左到右依次为第一轴径101、第二轴径102、第三轴径103及第四轴径104；左端面为第一端面301，右断面为第二端面302，第二轴径102与第三轴径103之间设置有一圈凸台，所述凸台的端面为第三端面303，所述第二轴径102上设置有对孔Ⅰ201，所述第三轴径103上设置有对孔Ⅱ202。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

本发明提供的两档减速器输入轴及加工方法，对输入轴从毛坯到成品全工序具有一定参考意义，在加工过程中针对关键工序开发全新的工艺参数和加工方法，提高关键工序的加工精度和工艺可行性，从而提升该产品的加工质量；本发明在内花键输油孔钻孔工序中，利用工装实现了内花键输油孔钻孔，应用此工装可以保证零件精度的同时，专用工装的定制成本节省90％，有效降低小批量生产的加工成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明的一种两档减速器输入轴的加工方法的流程示意图；

图2为本发明的一种两档减速器输入轴的第一结构示意图；

图3为本发明的一种两档减速器输入轴的第二结构示意图；

图4为内花键输油孔钻孔工装的示意图；

图5为钻孔工装的第一安装示意图；

图6为钻孔工装的第二安装示意图；

图中：第一轴径101、第二轴径102、、第三轴径103、第四轴径104；

对孔Ⅰ201、对孔Ⅱ202；

第一端面301、第二端面302、第三端面303。

具体实施方式

为清楚、完整地描述本发明所述技术方案及其具体工作过程，结合说明书附图，本发明的具体实施方式如下：

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

一种两档减速器输入轴的加工方法，具体包括如下步骤：

S1、齿坯车削，包括一序车削加工和二序车削加工；

S2、插齿加工，将两档减速器输入轴夹持在插齿机床上，对两档减速器输入轴的花键A、花键B按照设定的加工参数进行插齿加工；

S3、钻孔加工，采用车削中心对内花键输油孔进行钻孔加工；

S4、零件热处理；

S5、磨削。

实施例1

如图1所示，为本实施例提供的一种两档减速器输入轴的加工方法的流程示意图，所述加工方法具体包括如下步骤：

S1、齿坯车削；车削包括一序车削加工和二序车削加工；

首先一序车削加工将两档减速器输入轴夹持在机床上，对两档减速器输入轴进行车削；机床卡盘夹持第二轴径102所在毛坯外径，调用刀尖圆弧0.4mm的外圆刀对第二端面302进行车削加工，去除量为1mm，加工完成后将车削后的第二端面302作为一序加工轴向参考点。调用刀尖圆弧0.8mm的外圆尖刀，将刀具Z向零点设置在第二端面302位置，利用0.8mm的外圆尖刀对第四轴径104、第三轴径103、第三端面303进行粗车加工，粗车的切削参数为：主轴转速n＝1500r/min，f＝0.25mm/r，切深ap＝1mm，径向留取0.3mm精加工余量，轴向留取0.2mm精加工余量。调用刀尖圆弧半径0.4mm的外圆尖刀对第四轴径104、第三轴径103、第三端面303进行精车加工，精加工的切削参数为：主轴转速n＝3000r/min，f＝0.06mm/r，径向留取0.2mm余量，轴向留取0.1mm余量用于热后精加工。调用B2.5中心钻，在孔Ⅱ202所在位置钻削定位孔，定位孔钻削完毕调用直径3mm硬质合金钻头对孔Ⅱ202进行钻削加工，如图4所示。

将上述工件取下进行二序车削加工，将卡盘爪更换为软爪并根据第三轴径103直径对软爪内径及端面进行自车，软爪自车后检测自车后的软爪内径径向跳动和端面跳动小于0.005mm，将上述工件的第三轴径103夹持在自车后的软爪内径，将第三端面303与自车后的软爪端面贴合起长度定位作用，保证加工后的零件长度一致性，调用刀尖圆弧半径0.4mm外圆刀车削的第一端面301，测量零件总长合格后将第一端面301设置为二序加工轴向参考点。调用刀尖圆弧半径0.8mm外圆尖刀对第一轴径101、第二轴径102、花键A大径进行粗车加工，粗车切削参数为：主轴转速n＝1300r/min，f＝0.25mm/r，切深ap＝1mm，径向留取0.3mm精加工余量，轴向留取0.2mm精加工余量。调用刀尖圆弧半径0.4mm的外圆尖刀对第一轴径101、第二轴径102、花键A大径进行精车加工，精加工的切削参数为：主轴转速n＝2800r/min，f＝0.06mm/r，第一轴径101、第二轴径102径向留取0.2mm余量用于热后精加工，花键A由于采用齿侧定心，花键大径热后不进行精加工，因此花键A大径直接加工至合格尺寸；

S2、插齿加工，将两档减速器输入轴夹持在插齿机床上，对两档减速器输入轴花键A、花键B按照设定的加工参数分别进行插齿加工，设定参数中花键B采用全新的花键设计形式，利用特殊插齿刀对内花键圆周均布3齿进行全齿去除。其中插齿加工采用涨套夹具进行装夹，夹持轴径为基准B所在的第三轴径103，通过第三端面303进行Z方向定位，定位基准与测量基准、车削的定位基准保持一致，保证插齿具有更高的加工精度；

S3、钻孔加工，首先将零件加持在S1步骤中二序加工自车的软爪内孔，将第三端面303与自车后的软爪端面贴合起Z向定位作用，保证钻孔加工位置的一致性。将钻孔工装定位齿塞入端面301所在的内孔中，旋转钻孔工装将钻孔工装定位齿对准内花键全齿去除位置，将钻孔工装继续压入直到与第一端面301贴合，钻孔工装安装完成。

进一步的，钻孔工装定位齿与内花键全齿去除位置轴向截面形状相匹配。如图4所示，钻孔加工过程中采用内花键输油孔钻孔工装；所述工装带有三个定位齿，所述定位齿与花键B等分缺齿位置齿形相同，通过与缺齿部位配合实现工装与花键定位，工装侧边带有定位孔，定位孔与其中一个定位齿相对应，实现定位孔与定位齿的相位关系。调用B2.5中心钻进行定位孔钻削，首先进行Z向定位，将中心钻的Z向零点设置在第一端面301处，将坐标Z轴向负方向移动52mm得到钻孔Z向位置，然后定位输油孔在圆周方向的角度位置，将中心钻Z方向移至Z-31mm钻孔工装定位孔所在Z向位置，旋转车削中心主轴将钻孔工装定位孔钻转至中心钻钻尖正下方，移动X方向将中心钻置于钻孔工装定位孔中，查看机床C轴显示角度，该角度为孔Ⅰ201的定位角度，至此孔Ⅰ201定位完成，进行中心孔钻削，中心孔钻削完成后调用直径3mm钻头对孔Ⅰ201进行钻削加工。进一步的，该钻孔定位工装采用非金属3D打印制造，因此在定位过程中不会对中心钻造成损伤。

使用车削中心对内花键输油孔进行钻孔加工，车削中心具有C轴分度功能，能够保证3个均布的内花键输油孔具有更高的位置精度，在钻孔加工过程中使用独立开发的内花键输油孔钻孔工装，该钻孔工装结构简单，易于操作。保证钻孔位置精度的同时节省高昂的专用钻孔工装定制费用；

S4、零件热处理，热处理要求：有效硬化层深CHD 550HV1 0.55～0.85，表面硬度(80～83)HRA或≥680HV1，芯部硬度(320～450)HV30，经过热处理后的零件需要对中心孔进行研磨处理，减小中心孔变形对加工精度的影响；

S5、磨削，本工序采用多功能复合磨床进行加工，可以保证一次装夹将所有轴径端面磨削完成，保证各精加工轴径、端面的形位精度一致性，多功能复合磨床主轴和尾座分别装有顶尖，调整主轴与尾座顶尖的同轴度小于0.003mm，使用主轴顶尖与尾座顶尖分别顶紧两档减速器输入轴左右两中心孔，不采用任何其它辅助装夹，仅靠两顶尖与中心孔的摩擦力保证装夹力，目的在于排除其它装夹方式对磨削精度的影响。首先对第一轴径101、第三轴径103进行粗磨，对其它轴径(102、104)进行粗磨并径向留取0.05mm加工余量，用于二次精磨。然后粗磨第三端面303，并轴向留取0.03mm加工余量，用于二次精磨。最后依次对基准轴径(101、103)、其它轴径(102、104)、第三端面303进行精磨，采用粗磨与二次精磨相结合的方式目的在于降低磨削过程中由于磨削力过大造成的其它已加工轴径的精度损失。

实施例2

如图2所示，本实施例提供了一种两档减速器输入轴，由实施例1所述的加工方法加工而成。

其中，如图5所示，所述输入轴从左到右依次为第一轴径101、第二轴径102、第三轴径103及第四轴径104；左端面为第一端面301，右断面为第二端面302，第二轴径102与第三轴径103之间设置有凸台，所述凸台的端面为第三端面303，所述第二轴径102上设置有对孔Ⅰ201，所述第三轴径103上设置有对孔Ⅱ202。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。