CN119304516A - 一种离合器齿毂零件的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离合器齿毂零件的加工方法，主要解决现有方法对带有折弯结构内花键的离合器齿毂类零件不适用等技术问题。该方法包括：准备毛坯件；通过车削加工的方式对毛坯件的端面进行修整；通过冷挤压的方式加工出内花键结构；通过车削加工的方式对毛坯件的两端面及外圆进行修整；利用冲孔工装在毛坯件的周向冲出径向油孔；通过油压机将毛坯件带有90°的内折弯加工成预设的折弯结构；通过车削加工的方式对折弯结构进行粗加工，之后在内花键上相应位置处加工出卡簧槽得到齿毂半成品；对齿毂半成品进行软氮化热处理；通过热后车削内孔工装对热处理后齿毂半成品的内孔进行车削加工，得到离合器齿毂的成品。该方法加工精度及加工效率较高。

Description

一种离合器齿毂零件的加工方法

技术领域

本发明涉及零件的加工方法，具体涉及一种离合器齿毂零件的加工方法。

背景技术

对于带有内花键的离合器齿毂类零件，其内花键的加工方式、工艺流程设计以及薄壁件加工变形的控制均是关键。针对此种结构，传统的加工方法通常采用整体锻造毛坯，再通过车削、电火花加工内花键结构。

公开号为CN109822003A的中国专利公开了一种薄壁齿毂的制造方法及结构，该方法首先采用磨具将料片的边缘形成圆角，之后再形成环体，接着再加工对应的环形槽、斜面及外花键，实现薄壁齿毂的加工。该方法较传统方法的加工效率有所提升，利用该方法也可加工出内花键结构。但对于带有折弯结构内花键的离合器齿毂类零件，由于该类零件还存在折弯结构以及径向油孔的加工工序，因此，上述方法则不能适用。

此外，现有加工折弯结构的方法一般通过去除材料的方法进行，该方法材料利用率低、耗时长、成本高。同时，带有折弯结构内花键的离合器齿毂类零件的油孔数量较多，通常采用加工中心钻孔的方式进行，该方式加工的节拍较长，效率较低，且残留毛刺大，需要辅助去毛刺工序协助。

因此，亟需一种针对带有折弯结构内花键的离合器齿毂类零件的全流程工艺，用于解决上述各类问题。

发明内容

本发明的目的是解决现有加工方法或者是存在对带有折弯结构内花键的离合器齿毂类零件不能适用，或者是存在对于折弯结构以及径向油孔的加工效率低、耗时长、成本高等技术问题，而提供一种离合器齿毂零件的加工方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种离合器齿毂零件的加工方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

步骤1、根据离合器齿毂零件的结构及尺寸准备相应的毛坯件；所述毛坯件为薄壁环状结构，其一端带有90°的内折弯，且折弯连接处为弧面过渡；

步骤2、通过车削加工的方式对所述毛坯件的另一端端面进行修整；所述另一端端面为远离折弯的一端；

步骤3、按照预设要求，通过冷挤压的方式在毛坯件的内壁上加工出内花键结构；

步骤4、通过车削加工的方式对毛坯件的两端面及外圆进行修整；

步骤5、利用冲孔工装在毛坯件的周向冲出径向油孔；

步骤6、通过油压机及预先设计的凹凸模将毛坯件带有90°的内折弯加工成预设的折弯结构；所述预设的折弯结构为朝内弯曲，且弯曲的一端端部与毛坯件的侧壁平行；

步骤7、通过车削加工的方式对步骤6加工的折弯结构进行粗加工，并留有设计余量，之后在内花键上相应位置处加工出卡簧槽，得到齿毂半成品；

步骤8、对齿毂半成品进行软氮化热处理；

步骤9、通过热后车削内孔工装对热处理后齿毂半成品的内孔进行车削加工，并去除余量，得到离合器齿毂零件的成品；所述内孔是指齿毂半成品中，折弯结构端部形成的内圆孔。

进一步地，步骤1中，所述毛坯件是将原材料依次通过热轧钢板、下料、预冲压的方式加工而得。

进一步地，步骤3中，内花键结构的预设要求包括键齿的形状、尺寸、数量以及相邻两个键齿齿根之间的间距。

进一步地，步骤5中，所述冲孔工装包括工装本体，安装在工装本体侧壁上的冲头，与冲头相适配的冲孔凹模，安装在工装本体上方的中心定位止口和压紧块；

所述工装本体安装有冲头的一侧为外凸的弧面，用于与待加工件的内圆面相适配；

所述冲头的头部朝外且沿径向伸出工装本体；所述冲孔凹模靠近冲头的头部设置，且二者之间留有间隙；冲孔凹模靠近冲头的一侧为内凹的弧面，用于与待加工件的外圆面相适配，且冲孔凹模内凹的弧面上设有与冲头头部相适配的凹槽；

所述中心定位止口为圆盘状，并通过轴承安装于工装本体的上方，用于定位待加工件带有内折弯的一端；

所述压紧块位于中心定位止口上方，用于将待加工件带有内折弯的一端压紧于中心定位止口的上端面。

进一步地，还包括安装在工装本体侧壁上的距离传感器，距离传感器用于连接控制中心定位止口移动的驱动装置，实现待加工件的冲孔位置的探测。

进一步地，步骤7中，对所述折弯结构进行粗加工是指对折弯结构朝内弯曲的端部及弯曲部分的外侧面进行车削加工。

进一步地，步骤9中，所述热后车削内孔工装包括卡盘，设置在卡盘上的定位组件、支撑组件及永磁吸盘；

所述定位组件包括沿周向均匀安装于卡盘上方的三个定位支撑件，且三个定位支撑件的结构相同；每个定位支撑件包括相互连接的竖向支撑和横向支撑，且竖向支撑和横向支撑形成L型结构；所述竖向支撑的自由端朝上且内侧面为内凹的圆弧面，三个竖向支撑的圆弧面围成定位环，用于定位待加工件的外圆面；所述横向支撑的自由端朝内，且安装于卡盘的上端面；

所述支撑组件包括安装于卡盘上且均布于三个横向支撑之间的三个支撑块，三个支撑块与三个横向支撑的厚度一致；

所述永磁吸盘为圆环状结构，其位于定位环内，且外径与定位环的内径相适配；永磁吸盘的下端面安装于横向支撑和支撑块的上方，上端面低于竖向支撑的上端面；所述永磁吸盘的上端面用于吸附待加工件带有折弯的一端。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明采用冷挤压的方式加工内花键，之后通过油压机这种冷冲压变形的方式加工出折弯机构，接着加工卡簧槽、进行热处理、采用热后车削内孔工装加工内孔，本发明采用冷挤压和冷冲压方式的塑性变形方式，代替了传统的切削去除材料的方式，提高了材料利用率和加工效率；同时，各加工工序的顺序安排也进一步保证了加工精度。

2、本发明将卡簧槽的加工设置于折弯结构的加工之后，保证了卡簧槽的位置精度，进而提高了成品与其连接部件之间的符合性。

3、本发明的冲孔工装加工效率高，位置精准，且无需辅助去毛刺工序。

4、本发明的热后车削内孔工装通过磁吸端面的方式进行热后车削内孔，有效规避了外圆椭圆对车削内孔圆度的影响，进而确保离合器齿毂零件内孔的形状公差符合设计要求。

附图说明

图1为本发明实施例的流程示意。

图2为本发明实施例步骤5中所用冲孔工装的结构示意图。

图3为本发明实施例步骤9中所用热后车削内孔工装的结构爆炸图。

图4为本发明实施例步骤9中待加工件安装于热后车削内孔工装上的结构示意图。

图5为本发明实施例制备得到的离合器齿毂零件的立体结构示意图。

图6为本发明实施例制备得到的离合器齿毂零件的剖视结构图。

附图标记如下：

1-工装本体，2-冲头，3-冲孔凹模，4-中心定位止口，5-压紧块，6-距离传感器，7-卡盘，8-永磁吸盘，9-定位支撑件，10-支撑块。

具体实施方式

为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。本领域技术人员应当理解的是，本发明的实施方式仅仅用来解释本发明的技术原理，而非用来限制本发明的保护范围。

本实施例针对离合器齿毂零件，分析该类零件结构，其同时带折弯结构及内花键结构，属于典型的薄壁件，壁厚最薄的地方只有3.125mm，整体椭圆变形较大。在工艺流程设计中，需要兼顾内花键、端面折弯结构的加工方式，薄壁件变形的控制以及生产成本的问题。

参照图1，本实施例提供一种离合器齿毂零件的加工方法，该方法能有效解决内花键和折弯结构，同时能够有效控制加工过程的变形，该方法包括以下步骤：

步骤1、根据离合器齿毂零件的结构及尺寸准备相应的毛坯件

本实施例所述毛坯件为薄壁环状结构，其一端带有90°的内折弯，且折弯连接处为弧面过渡，该毛坯件是将原材料依次通过热轧钢板、下料、预冲压的方式加工得到的。

步骤2、车削修整

通过车削加工的方式对毛坯件的另一端端面进行修整，此处所述另一端端面是指毛坯件远离折弯的一端。内花键结构的预设要求一般包括键齿的形状、尺寸、数量以及相邻两个键齿齿根之间的间距等。

步骤3、冷挤压成形内花键

按照预设要求，通过冷挤压的方式在毛坯件的内壁上加工出内花键结构(折弯部分的内壁不加工花键结构)。本实施例是通过带内齿的芯模定位、压块压紧以及外部三个旋轮错位轴向进给的方式，冷挤压成形离合器齿毂零件的内花键，也可采用常规的内花键冷挤压方式而得。

步骤4、车削修整(料头)

通过车削加工的方式对毛坯件的两端面及外圆进行修整。在冷挤压过程中，毛坯件的径向及轴向尺寸均会发生变化，因此需要经过车削加工的方式，对毛坯件的两端面及外圆进行修整，使其尺寸符合标准要求或相应加工参数的要求，相应的余量根据待加工件的具体要求而定。

步骤5、利用冲孔工装在毛坯件的周向冲出径向油孔

参照图2，本实施例利用凸轮机构带动的冲头和对应的冲孔凹模冲径向油孔，具体为，冲孔工装包括工装本体1，安装在工装本体1侧壁上的冲头2，与冲头2相适配的冲孔凹模3，安装在工装本体1上方的中心定位止口4和压紧块5。

工装本体1安装在机床的加工台面上，工装本体1安装有冲头2的一侧为外凸的弧面，该弧面用于与待加工件的内圆面相适配。

冲头2的头部朝外且沿径向伸出工装本体1，冲头2的尾部与凸轮机构的输出端连接。冲孔凹模3靠近冲头2的头部设置，且二者之间留有间隙，该间隙即用于容纳待加工件的侧壁。冲孔凹模3靠近冲头2的一侧为内凹的弧面，用于与待加工件的外圆面相适配，且冲孔凹模3内凹的弧面上设有与冲头2头部相适配的凹槽。

中心定位止口4为圆盘状，并通过轴承安装于工装本体1的上方，用于定位待加工件带有内折弯的一端，中心定位止口4可在工装本体1上旋转，进而带动待加工件同步转动。

压紧块5位于中心定位止口4上方，用于将待加工件带有内折弯的一端压紧于中心定位止口4的上端面，一方面有利于保证冲孔的精度，另一方面可保证待加工件不变形。

该冲孔工装使用时，采用冲压方式将冲头2朝外伸出，使其头部穿透待加工件的侧壁，进而伸入冲孔凹模3的凹槽内，实现径向油孔的加工。之后，通过旋转或调整待加工件在竖直方向的位置，实现不同位置油孔的加工。此外，可根据油孔的尺寸要求，预先安装好相应尺寸的冲头2和对应的冲孔凹模3分别进行冲压，即可通过一套通孔工装完成不同尺寸油孔的加工。该冲孔工装的单件节拍可控制在1.5分钟之内，效率高，同时，调整冲头2和冲孔凹模3之间的间隙，可控制毛刺，进而无需辅助去毛刺工序。

除此之外，本实施例还包括安装在工装本体1侧壁上的距离传感器6，距离传感器6的端口与机床端口通过快换插口连接，机床即控制中心定位止4上升/下降/旋转的驱动装置。距离传感器6通过感应工装本体1与待加工件内花键的大径、小径之间的距离，确定待加工件的冲孔位置。采用距离传感器6寻齿的方式，进行冲压孔前的定位，压紧端面同时自动分度，以此提高加工效率及加工精度。

步骤6、端面折弯

通过油压机及预先设计的凹凸模将毛坯件带有90°的内折弯加工成预设的折弯结构，该预设的折弯结构为朝内弯曲，且弯曲的一端端部与毛坯件的侧壁平行。

步骤7、车削(料头+内槽)

通过车削加工的方式对步骤6加工的折弯结构进行粗加工，并留有设计余量，之后在内花键上相应位置处加工出卡簧槽(内槽)，得到齿毂半成品。其中，对折弯结构进行粗加工是指对折弯结构朝内弯曲的端部及弯曲部分的外侧面进行车削加工。本实施例考虑卡簧槽的位置尺寸与折弯后端面的位置关系要求，将卡簧槽的加工放在折弯结构的加工之后，以此保证卡簧槽位置的准确性。

步骤8、对齿毂半成品进行软氮化热处理，以此提升内花键表面的硬度。

步骤9、通过热后车削内孔工装对热处理后齿毂半成品的内孔进行车削加工，并去除余量，得到离合器齿毂零件的成品，此处的内孔是指齿毂半成品中，折弯结构端部形成的内圆孔。

本实施例为避免热处理后离合器齿毂零件出现椭圆变形等情况，设计了一种热后车削内孔工装，该工装通过磁吸端面的方式进行热后车削内孔，进而确保离合器齿毂零件内孔的形状公差合格。

参照图3、图4，本实施例的热后车削内孔工装包括卡盘7，设置在卡盘7上的定位组件、支撑组件及永磁吸盘8。

其中，定位组件包括沿周向均匀安装于卡盘7上方的三个定位支撑件9，且三个定位支撑件9的结构相同。每个定位支撑件9包括相互连接的竖向支撑和横向支撑，且竖向支撑和横向支撑形成L型结构；竖向支撑的自由端朝上且内侧面为内凹的圆弧面，三个竖向支撑的圆弧面围成定位环，用于定位待加工件的外圆面；横向支撑的自由端朝内，且安装于卡盘7的上端面。

支撑组件包括安装于卡盘7上且均布于三个横向支撑之间的三个支撑块10，三个支撑块10分别与三个横向支撑的厚度一致，每个支撑块的外端面和内端面均为圆弧状，从而与三个横向支撑均匀、间隔地安装在卡盘上。

永磁吸盘8为圆环状结构，其位于定位环内，且外径与定位环的内径相适配；永磁吸盘8的下端面安装于横向支撑和支撑块10的上方，上端面低于竖向支撑的上端面；永磁吸盘8的上端面用于吸附待加工件带有折弯的一端，通过磁力吸合的方式将待加工件吸附住，且可通过调整吸紧力提高待加工件定位的稳固性。

本实施例在热处理后加工待加工件的内孔和内端面时，通过定位组件进行预定心，即采用外圆0.8Mpa的低夹紧力夹紧待加工件的外圆，同时将待加工件带有折弯的一端端面通过永磁吸盘8进行轻磁力吸进，从而完成预固定工序。

之后，将三个定位支撑件9的横向支撑从卡盘7上松开，使其脱离待加工件的外圆，接着加大永磁吸盘8的吸紧力，再采用车削加工的方式加工带有折弯一端的内孔及折弯的内端部，去除余量，得到离合器齿毂零件。该工装可有效规避外圆椭圆对车削内孔圆度的影响，确保产品的符合性。

图5、图6为依据本实施例的加工方法加工得到的离合器齿毂零件的成品示意图，完成上述加工后，按照工艺要求对离合器齿毂零件进行成品综合检查，若合格则完成加工，若不合格，则按照相关要求进行相应处理。

本实施例先采用钢板预冲压的毛坯，接着用冷挤压的方式离合器齿毂零件的内花键，之后用冲压变形方式加工出端面折弯机构，用冷挤压和冷冲压方式等塑性变形方式，代替切削去除材料的方式，提高了材料利用率和加工效率。同时，该加工方法彻底解决了此类离合器齿毂零件的生产，有效保证了质量稳定性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种离合器齿毂零件的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、根据离合器齿毂零件的结构及尺寸准备相应的毛坯件；所述毛坯件为薄壁环状结构，其一端带有90°的内折弯，且折弯连接处为弧面过渡；

步骤2、通过车削加工的方式对毛坯件的另一端端面进行修整；所述另一端端面为远离折弯的一端；

步骤3、按照预设要求，通过冷挤压的方式在所述毛坯件的内壁上加工出内花键结构；

步骤4、通过车削加工的方式对毛坯件的两端面及外圆进行修整；

步骤5、利用冲孔工装在毛坯件的周向冲出径向油孔；

步骤6、通过油压机及预先设计的凹凸模将毛坯件带有90°的内折弯加工成预设的折弯结构；所述预设的折弯结构为朝内弯曲，且弯曲的一端端部与毛坯件的侧壁平行；

步骤7、通过车削加工的方式对步骤6加工的折弯结构进行粗加工，并留有设计余量，之后在内花键上相应位置处加工出卡簧槽，得到齿毂半成品；

步骤8、对齿毂半成品进行软氮化热处理；

步骤9、通过热后车削内孔工装对热处理后齿毂半成品的内孔进行车削加工，并去除余量，得到离合器齿毂零件的成品；所述内孔是指齿毂半成品中，折弯结构端部形成的内圆孔。

2.根据权利要求1所述的离合器齿毂零件的加工方法，其特征在于：

步骤1中，所述毛坯件是将原材料依次通过热轧钢板、下料、预冲压的方式加工而得。

3.根据权利要求2所述的离合器齿毂零件的加工方法，其特征在于：

步骤3中，内花键结构的预设要求包括键齿的形状、尺寸、数量以及相邻两个键齿齿根之间的间距。

4.根据权利要求1所述的离合器齿毂零件的加工方法，其特征在于：

步骤5中，所述冲孔工装包括工装本体(1)，安装在工装本体(1)侧壁上的冲头(2)，与冲头(2)相适配的冲孔凹模(3)，安装在工装本体(1)上方的中心定位止口(4)和压紧块(5)；

所述工装本体(1)安装有冲头(2)的一侧为外凸的弧面，用于与待加工件的内圆面相适配；

所述冲头(2)的头部朝外且沿径向伸出工装本体(1)；所述冲孔凹模(3)靠近冲头(2)的头部设置，且二者之间留有间隙；冲孔凹模(3)靠近冲头(2)的一侧为内凹的弧面，用于与待加工件的外圆面相适配，且冲孔凹模(3)内凹的弧面上设有与冲头(2)头部相适配的凹槽；

所述中心定位止口(4)为圆盘状，并通过轴承安装于工装本体(1)的上方，用于定位待加工件带有内折弯的一端；

所述压紧块(5)位于中心定位止口(4)上方，用于将待加工件带有内折弯的一端压紧于中心定位止口(4)的上端面。

5.根据权利要求4所述的离合器齿毂零件的加工方法，其特征在于：

还包括安装在工装本体(1)侧壁上的距离传感器(6)，距离传感器(6)用于连接控制中心定位止口(4)移动的驱动装置，实现待加工件冲孔位置的探测。

6.根据权利要求5所述的离合器齿毂零件的加工方法，其特征在于：

步骤7中，对所述折弯结构进行粗加工是指对折弯结构朝内弯曲的端部及弯曲部分的外侧面进行车削加工。

7.根据权利要求6所述的离合器齿毂零件的加工方法，其特征在于：

步骤9中，所述热后车削内孔工装包括卡盘(7)，设置在卡盘(7)上的定位组件、支撑组件及永磁吸盘(8)；

所述定位组件包括沿周向均匀安装于卡盘(7)上方的三个定位支撑件(9)，且三个定位支撑件(9)的结构相同；每个定位支撑件(9)包括相互连接的竖向支撑和横向支撑，且竖向支撑和横向支撑形成L型结构；所述竖向支撑的自由端朝上且内侧面为内凹的圆弧面，三个竖向支撑的圆弧面围成定位环，用于定位待加工件的外圆面；所述横向支撑的自由端朝内，且安装于卡盘(7)的上端面；

所述支撑组件包括安装于卡盘(7)上且均布于三个横向支撑之间的三个支撑块(10)，三个支撑块(10)与三个横向支撑的厚度一致；

所述永磁吸盘(8)为圆环状结构，其位于定位环内，且外径与定位环的内径相适配；永磁吸盘(8)的下端面安装于横向支撑和支撑块(10)的上方，上端面低于竖向支撑的上端面；所述永磁吸盘(8)的上端面用于吸附待加工件带有折弯的一端。