汽车驱动轿差速器端面孔分度钻模设计

王传宝 饶顶华

（广东省机械技师学院，广州 510450）



汽车驱动轿差速器端面孔分度钻模设计

王传宝 饶顶华

（广东省机械技师学院，广州 510450）

摘 要：本文通过设计分度钻模，在生产中解决了汽车驱动轿差速器端面分度孔的加工。利用钻模，通过改变钻头角度，一次性完成钻孔和扩孔工序的加工，避免了因普通加工带来的加工误差。使用钻模后，产品质量得到保证，并节约了生产时间，提高了生产效益。

关键词：差速器 分度钻模 钻头

引言

图1 汽车驱动轿差速器零件图

当汽车转弯时，由于两侧车辆在同一时间内所行走的距离不等，外轮移动的距离比内轮大，因而在差速器十字轴上的行星齿轮受车轮阻力的影响，在公转的同时产生自转，自动增加了外车轮的转速，使外车轮加快，内轮变慢而起到差速器的作用。汽车在直线行使时，差速器不起作用。由于分度式钻模具备操作方便，能够改善复杂零件的装夹和加工、降低工人劳动强度、提高生产率和提高加工质量等优点，它在机械加工过程得到了广泛应用。本文采用一套钻模对均匀分布的孔进行加工，并对钻头进行修磨，使其对孔对进行钻孔和扩孔一次钻出，达到一次装夹，一把钻头完成分度孔的加工。这样可以大大提高加工精度和生产效率。

1 零件图样的工序分析

汽车驱动轿差速器由于加工孔位均匀分布（见图1），其分度精度要求较高（360°/12±0.1°），位置精度要求在0.2㎜之内，中批量生产。实际加工生产中，存在对两组孔的分度误差不均匀，装夹和拆卸时间、对刀时间消耗过大，工人的劳动强度要求高。同时，由于孔径为Φ12.5㎜，一次加工难以达到加工精度要求，生产效率低。

图1所示的汽车驱动轿差速器工序图。工件材料为球墨铸铁，经热处理后硬度HB156～197。

1.1 加工工序

该工件已完成工序1-3加工。本工序主要完成工序4，对工件上12-φ12.5进行加工，并要求达到┹一定位置精度和生产效率。

（1）在C6140A车床上加工工件的内孔和内圆弧，保证加工要求；

（2）在C6140A车床上加工工件的外形，保证加工要求；

（3）在铣床上铣削外形，钻铰镗孔；

（4）钻削12-φ12.5孔。

1.2 加工精度要求

1.2.1 工件加工要求

图2 钻头几何角度

（1）角度加工精度：360°/12±0.1°；

（2）位置精度要求在0.2㎜之内。

1.2.2 工序基准

根据工件图纸要求，工序基准确定为φ40孔和A3中心线。

2 钻头选用

球墨铸铁较普通灰铸铁具有高的强度、塑性和韧性，同时保留着普通铸铁耐磨、消震、易切削、好铸造等一系列的优点。钻削时，切屑呈碎块并成粉末，挤轧在后刀面、棱边与工件之间，产生剧烈磨擦，加速了钻头的磨损。

2.1 钻头的设计

添加：钻头的设计如图2所示。将钻头磨出二重顶角（2ψ′=70）。加大后角，磨短横刃，以减小轴向抗力，提高耐磨性。

2.2 钻铸铁群钻节切削部分形状和几何参数

相关参数设置为：尖高h=0.2㎜，圆弧半径R=1.75㎜，横刃长b=0.3㎜，总外刃长l=4㎜，分外刃长l1=l2，外刃顶角2ψ=120°，第二顶角2ψ′=70°，内刃锋角2ø′=135°，横刃斜角ψ=65°，内刃前角=-10°，内刃斜角τ=20°，外刃后角a=18°，圆弧后角aR=20°。

3 定位夹紧

3.1 自由度的限制

根据工件特征要求，确定定位方案：所示选用工序基准φ40孔、A3孔和回转台面为定位面。以心轴、垫圈和回转台面限制五个自由度（ X、 X、 Y、 Y、 Z ），螺柱与螺母的拧紧力限制一个角度自由度Z。此方案由于设计基准与加工基准完全重合而定位误差小，但夹紧装置与导向装置易互相干扰，而结构较大。

3.2 夹紧方案

为便于快速装卸工件，采用螺钉和垫圈夹紧机构，如图3所示。每加工完一个工件，只需拉开铰链式钻模杆1，松开螺母2，取出垫圈3，即可取出工件并进行另一工件的装夹。

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图3 回转分度误差

4 导向方案

由于加工孔径较大，且加工材料是铸铁，钻削时切屑呈碎块并成粉末，容易粘钻头，挤轧在后刀面、棱边，与钻套产生剧烈磨擦，加速钻套的磨损。因此，宜选用快换式钻套，选取钻套材料为T10A，钻套高度H=1.2d，排屑空间取h=1.5d。加工时，将钻头通过导向套对孔进行加工（如图4所示）。

图4 钻模的导向方案

5 夹具装配总图

图5为汽车驱动轿差速器端面孔分度钻模总图。

图5 汽车驱动轿差速器端面孔分度钻模总图

5.1 工作原理

拉开铰链钻模板1，通过垫圈螺母2将工件拧紧，达到定位和夹紧的双层效果。此时，应使圆锥对定销插在圆孔内，拧紧锁紧螺钉。放下钻模板1，将工件在钻床上对刀，对完刀后将夹具体固定在钻床工作台上，开始钻孔。钻完一个孔后，拧松锁紧螺钉12，使锁紧滑块13与回转分度台15松开，拉出手柄9并转动回转分度台15，圆锥对定销8在弹簧的作用下自动插入回转分度台15的下一个孔中，实现分度对定。然后，锁紧螺钉12，通过锁紧滑块13锁紧回转分度台15，便可钻削第二个孔。类似地，采用同样的方法加工其他孔。将铰链式钻模板1拉开，便可松开螺母安装第二件，实现对汽车驱动轿差速器端面孔分度360°/12±0.1°的快速安装和分度加工。

5.2 尺寸公差标注

为了达到加工精度要求，对尺寸公差有以下要求：（1）最大轮廓尺寸：445㎜、340㎜、373㎜。

（2）影响工件定位精度的尺寸、公差：定位心轴与工件的配合尺寸Φ40H7/g6。

（3）钻套轴线对安装基面A的垂直度为0.05。定位心轴与零件的配合尺寸为Φ40B11/g6；圆锥对定销与夹具体上固定圆锥套采用了1:20锥度配合，对定销与分度套的配合尺寸为Φ12H7/g6。

（4）其他重要尺寸。回转轴与分度套的配合尺寸为Φ60H7/n6；分度套与分度盘的配合尺寸为Φ70H7/n6；钻套与钻模板的配合尺寸为Φ24H7/n6；连接心轴与钻模板的配合尺寸为Φ16G7/n6。

6 工艺精度分析

本工序主要的加工要求是：角度加工精度为360°/12±0.1°；位置精度要求在0.2㎜之内，加工孔轴线与底面垂直度要求则不高。

6.1 定位误差

工件定位孔为Φ40H7，圆柱心轴为Φ40g6，对位置度造成的位移误差△为0.05㎜。由于工件的定位基准与工序基准面重合，所以定位误差△B=0。

6.2 对刀误差

因加工孔处工件孔的深度较浅，可不考虑钻头的偏斜。钻套导向孔尺寸为Φ12.5F7 ；钻头尺寸为Φ12.5h8㎜，对刀误差△T则为0.059㎜。

6.3 安装误差

安装误差△A=0。

6.4 夹具误差△J的组成

（1）回转轴Φ60g6与夹具体回转套Φ60H7的配合间隙（Φ60H7/g6），对位置度造成的误差：△J1=Xmax=0.03＋0.02=0.05㎜。

（2）回转轴Φ70n6与夹具体回转套Φ70H7的配合间隙（Φ70H7/n6），对位置度造成的误差：△J2=Xmax=0.03-0.02=0.01㎜。

（3）分度误差△J3影响角度加工精度。本文采用圆锥定位分度销。由于圆锥定位销具有自定位优点，且在加工过程磨损后，具有自动补偿的效果，不影响以后的加工精度。其加工分度误差较少，不做计算。可是，由于圆锥分度销分度套在分度盘上的安装存在安装误差（配合尺寸Φ22H7/ n6；分度盘承Φ22和圆锥分度销Φ22），其分度误差的计算公式如式（1）。

这里，△F=0.21-0.15=0.006，为圆锥分度销分度套在分度盘上的安装误差；X3为分度盘回转轴与轴套间的最大间隙，2X3=2（0.025＋0.025）=0.1㎜；R为回转中心到分度套的外缘中心距离，4R=4×125=500㎜。将各参量值带入式（1），得到回转分度误差△a=0.048°。此外，图6中的amax代表相邻两孔最大分度角，amin则代表相邻两孔的最小分度角。

表1详细总结归纳了汽车驱动轿差速器端面孔分度钻模加工精度分析情况。通过表1可知，其分度误差和位置误差均达到零件的加工要求，因此可投入使用。

表1 汽车驱动轿差速器端面孔分度钻模加工精度分析

7 结束语

分度钻模在生产中解决了汽车驱动轿差速器端面分度孔的加工效率不高、精度难保证的难题。效率上，用可卸钻模板加工，每天一个工人最多生产30件；而采用分度钻模后，每天一个工人多可加工60件。质量上，由于采用钻模板加工每个孔都需要对刀调整，导致钻模板磨损速度快，从而易使每个工件的孔分布不均匀，引起分度误差不一致，致使零件的互换性低。而采用分度式钻模，圆锥定位销具有自动补尝的效果，夹具寿命较长。加工调试合理后，可避免钻套的磨损，保证分度误差360°/12±0.1°，并提高同一批零件的互换性，有利于设备的维修和装配。总之，利用钻模，通过改变钻头角度，一次性完成钻孔和扩孔工序的加工，有效避免了因普通加工带来的加工误差，节约生产时间，提高生产效益。

参考文献

[1]孙丽媛.机械制造工艺及专用夹具设计指导[M].北京：冶金工业出版社，2010.

[2]张皓阳.公差配合与技术测量[M].北京：机械工业出版社，2012.

Cars Drive Called Differential Side Faces Indexing the Jig Design

WANG Chuanbao,RAO Dinghua
(Guangdong Machinery Technician College,Guangzhou 510450)

Abstract:By indexing the jig design, in production to solve the car drive axles differential indexing hole end face machining. Use the drill jig by changing the angle of time to complete drilling and reaming machining processes, avoiding the ordinar y working to bring the processing error. Use a jig after the product quality assurance, and save production time and improve production efficiency.

Key words:Differential, indexing the jig, drill