圆锥渐开线花键的加工方法探究

陈雪梅

（一汽解放长特分公司制造技术部，吉林长春，130102）

圆锥渐开线花键的加工方法探究

陈雪梅

（一汽解放长特分公司制造技术部，吉林长春，130102）

圆锥渐开线花键的联接是固定式刚性联接，承载力较大。本文介绍了圆锥渐开线内、外花键的一种加工方法；探讨了毂与轴的加工方式；提出并准确实现了毂与箱体之间采用动密封—浮动油封的技术方法。经过试验证明：这种加工方法使得毂与轴互换性好，提高了联接强度，应用效果令人满意。

圆锥渐开线花键；浮动油封；花键量规；花键芯轴；尺寸链

引言

圆锥渐开线花键的联结是一种固定式刚性联结，具有定心性好、联结可靠、承载能力强、装卸方便、寿命高等优点［1］。在所应用设备上，能够传递交变的径向大载荷，所以国内外不少大马力履带式农业机械、工程机械，如拖拉机、推土机、收割机等均采用这种联合。本文探讨了一种圆锥渐开线内、外花键（毂、轴分别包含内、外花键）的加工方法，且将圆锥花键的检测和加工结合在一起，保证了使用性能和可靠性。

1 加工技术难题

某总成中，毂与轴的连接方式为圆锥渐开线花键；毂与箱体之间的密封采用动密封－浮动油封，为保证密封质量和使用寿命，需保证密封端面距离3 mm±0.5 mm，如图1、图2所示。

图1　装配图

图2　轴的尺寸链

毂与轴的加工难点有三方面：一是毂和轴内、外花键的加工和测量：压力角45°、锥度1:10、接触面积不小于70 %；二是密封端面距离3 mm±0.5 mm：需要将内、外圆锥花键轴向位置控制在合理的范围内；三是形位公差：毂上油封座锥面对内花键的圆跳动0.05 mm、链轮的止口端面和外圆对内花键的圆跳动0.12 mm。

2 圆锥渐开线花键加工问题

本文着重探讨了圆锥渐开线花键锥度的检测和控制：工艺设计中采用互为基准的方法，使花键的接触面积得到了理想的效果；设计制造锥度塞规，利用现有的设备和手段，避免了花键的磨削，保证了圆锥的配合精度，同时也保证了密封端面的距离，互换性好，实现了低成本制造。

3 制定工艺方案

针对问题，经过研究，提出了三步技术工艺。

3.1内、外花键加工方式的选择

外花键：YKX3132数控滚齿机能够实现刀具纵向切削的同时做横向移动，实现圆锥渐开线外花键的加工。刀具采用45°压力角的标准滚刀，夹具设计需保证花键与轴承安装直径同心。

内花键：如果采用插齿机需要有合适倾角的工作台或者对设备进行改造，使主轴倾斜，插齿刀的切削运动方向与工件轴线的夹角满足锥度要求；该花键模数为2，如果冷挤齿形需要大吨位的压床；线切割加工可以保证齿形精度，但成本高、效率低。最后决定采用YKD5132B（工作台能够准确倾斜1:10的角度）加工内花键，该工序要求找正准确，需专用插齿刀［5］，夹具设计应保证花键与止口同心。

3.2内花键的测量

由于内花键加工难度较大，所以先确定内花键，通过调整外花键来实现内外花键的配合。

内花键测量：轴和毂圆锥的基准在小端，为使毂在加工中不必拆卸工件就能实现检测，将基准转换到大端，内花键加工时大端在上，用锥度花键塞规控制内花键的锥角和基准直径［6］。

我腿脚发软地跟着他们走上咿咿呀呀作响的小木桥。我该怎么办？我该怎么办？我一遍又一遍地问惊慌失措的自己。平时我自信自己是一个挺有主见的主儿，但在那天的那一刻，我才发现，自己其实很不怎么样的。

锥度花键塞规的加工：氮化钢调质后用数控滚齿机加工外花键，精加工结束后氮化处理，保证硬度HRC60以上。

3.3外花键的测量

外花键锥角的测量：改制一个毂的产品件为样件，每次生产时都用该样件调整数控滚齿机，涂色法确定锥角。

外花键位置的确定：征得设计者同意，以浮动油封两端面距离3 mm±0.5 mm为标准确定花键相对位置。根据轴承孔深（41 mm±0.012 mm）、外轴承盖厚度（36.5 mm±0.031 mm）、浮动油封端面距离3 mm±0.5 mm组成的尺寸链，计算轴的轴肩到毂油封安装面的距离L的范围，设计板塞规，确定外花键的位置尺寸，如图2所示。

4 毂和轴的加工工艺流程

4.1毂加工工艺流程

毂的加工要点是保证内花键与连接链轮的止口、油封座锥面的同轴度。为此，精加工夹具为锥度花键芯轴，芯轴的设计不仅考虑了加工止口及其端面时的空间，也考虑了数控车床加工油封座时切槽刀的进刀和退刀空间，同时兼顾夹具与工件的装配精度。芯轴的材料和热处理同锥度花键塞规相同。

毂加工工艺流程如下：

调质、粗加工（半精加工余量2 mm ～ 3 mm）、半精加工（控制止口与花键小径同轴度，精加工余量2 mm，花键小径制成）、数控插齿机插键（以止口端面和半精车成的小端外圆为基准，锥度花键塞规检测内花键锥角和位置）、钻孔、铰孔、以内花键为基准加工止口及端面（夹具为精加工芯轴）、以内花键为基准加工油封座（夹具为精加工芯轴）。

4.2轴加工工艺流程

轴的加工要点是保证圆锥外花键与轴承装配轴径的同轴度。

轴加工工艺流程如下：锻造、平端面打中心孔、粗车、调质、精车（注意控制锥度花键小端直径和位置尺寸，保证滚齿一致性）、磨外圆及端面（保证轴向和径向尺寸）、钻孔、数控滚齿机滚花键（样件控制锥角、板塞规控制外花键位置）。

4.3试验效果

经过试验，效果理想。一是内外花键互为基准，保证了1：10锥角接触面积的要求，两轮试验接触面积都达到80%以上。二是浮动油封两个密封端面距离3 mm±0.5 mm，全部合格，毂油封座锥面跳动不超过0.04 mm。2个批量14个总成装配后，通过试漏试验、空载试验以及道路试验检验，浮动油封的密封性很好。三是毂的链轮止口及其端面的跳动，以内花键为基准检测均不大于0.1 mm。

5 结语

毂和轴锥度花键的配合质量是总成质量的关键，这两种零件加工问题的解决保证了产品功能和性能的要求，同时具有制造费用低、互换性好的优点，这种工艺适合批量生产，具有推广价值。

［1］李传禹， 刘鑫. 汽车设计标准资料手册: 基础篇［M］. 吉林: 吉林科学技术出版社， 1992.

［2］杨德军. Y31125A滚齿机加工渐开线花键轴夹具制作与应用［J］. 本钢技术， 2015（3）: 42-43.

［3］代建军， 杨国柱. 倒锥齿花键的加工与测量［J］. 金属加工: 冷加工， 2016（8）: 36-38.

［4］马凤祥， 卢曦. 轿车等速传动轴关键零件在使用过程中的磨损研究［J］. 机械强度， 2015（06）: 1046-1051.

［5］王金双， 熊永森， 钱向明， 等. 加工圆锥直齿渐开线内锥花键的刀具设计［J］. 工具技术， 2001， 35（6）: 34-35.

［6］阮祥炳， 徐科峰. 圆锥直齿渐开线花键塞规设计研究［J］. 机械产品与科技， 2001（Z1）: 11-14.

陈雪梅（1969-），女，吉林永吉人，现就职于一汽解放汽车有限公司长特分公司制造技术部，高级工程师，大学本科毕业，目前从事机械加工工艺。

E-mail: 1759924274@qq.com

Research on the Processing Method of Involute Spline

Xuemei Chen（Changchun Special Vehicle Branch of FAW JieFang Automotive Co.， Ltd.， Manufacturing Technology Department，Changchun， Jilin， 130102， China）

The conical involute spline shaft and hub connection is connected to the fixed rigid connection，large bearing capacity. After a processing method of conical involute splines， this paper discusses the processing method of the hub and shaft， and puts forward the dynamic seal - floating oil seal technique is applied between the hub and shaft. The experiment proves that the hub and the shaft of this method has good compatibility， improves the rigidity of the connection strength， construction effect is satisfactory as well.

Cone Involute Spline； Floating Seal； Spline Gauge； Spline Shaft； Dimension Chain

TH112

A

2095-8412 （2016） 04-748-03

工业技术创新 URL： http://www.china-iti.com 10.14103/j.issn.2095-8412.2016.04.045