DCT同步器齿套去毛刺技术在自动化生产线的运用

赣州群星机械有限公司 江西赣州 341000

自动化生产线正在各工业企业中逐渐普及，赣州群星机械有限公司也为某型号DCT变速器的同步器齿套量身定做了一条热处理前加工自动化生产线（见图1），在收获诸多便利的同时，也遇到了一些“顽疾”，其中，以“毛刺”问题最为突出。

毛刺，伴随着几乎所有的以去除材料为手段的加工过程。毛刺的存在，不仅影响零件外观，还会影响零件测量、装配甚至最终的使用性能和寿命。在自动化生产线中，毛刺还会影响零件的装夹和流转，任一工位的故障都将导致整条生产线瘫痪而无法工作。因此，如何有效、便捷地去除各加工过程产生的毛刺，是保证自动化生产线顺利运行、降低故障停机率而亟需解决的问题。

以汽车同步器齿套加工过程中去除难度最大的毛刺——铣滑块槽毛刺为对象，通过分析零件结构及其毛刺的特点，针对性地设计了一套专用的去毛刺刀具及工装，并嵌入到了自动化生产线中。

零件结构及毛刺特点

DTC变速器是在手动机械式变速器的基础上，将一个离合器联接的一根输入轴变成了由两个离合器分别控制的两根输入轴，通过奇/偶挡位的提前选挡和两个离合器自动快速切换的配合，实现了更简便的换挡操作和更快的换挡速度。但由于相对更多的挡位设置和更复杂的传动结构，DCT变速器需要更加紧凑，以满足发动机舱空间布置和整车轻量化的需要。因此，DCT变速器内的同步器零件被设计得尽可能地薄（见图2），导致其在加工过程中更易变形，这大大增加了功能性结构多且精度要求高的同步器齿套的加工难度。

滑块槽是在同步器齿套内花键上三处均布的一个功能性结构，是同步器滑块的安装位置，也是同步器工作中的空挡位置。为保证其形状和位置精度，常用成形铣刀在加工中心上分度加工出来。由于壁薄的同步器齿套强度低、刚性差，在内花键断续铣削时伴随着较大的切削振动，且铣刀刃口越锋利，振动越大，在铣削表面产生的振纹越严重，导致滑块槽表面粗糙度（Ra1.6mm）不能达到要求，并影响轮廓仪对滑块槽形状尺寸的检测。因此，为了保证其表面粗糙度，在优化切削参数的同时，还需要对铣刀进行钝化处理。但铣刀变钝之后带来的问题则是：毛刺厚且韧（见图3），加上滑块槽底部非常接近内花键大径，用气动磨具去除毛刺时阻力大，且极易破坏内花键大径表面（见图4）。

去毛刺工艺选择

目前运用较广的去毛刺手段有：振动光饰、磁力研磨、电化学、超声波及热能去毛刺等[1]。但对于同步器齿套内花键齿侧处，因铣滑块槽产生的毛刺位置特殊，加上其厚且韧的特点，以上去毛刺手段要么效果不理想，要么成本过高，要么效率太低，都不适用于同步器齿套的批量生产。

而公司之前现场使用的去毛刺方法有两种：手工去毛刺和花键二次拉削去毛刺。手工去毛刺的优点是效率高、成本低、去除彻底，但容易损坏毛刺附近的正常零件表面；花键二次拉削去毛刺的优点则是效率高、去除彻底且不破坏其他零件表面，但由于该同步器齿套内花键圆周方向有三组均布的特殊矮齿，重新拉削时需手工对准拉刀上的特殊齿，存在拉削错齿导致零件报废的风险。

为此，参考花键拉刀结构，设计了一套毛刺推刀，并配合设计了一套可用于自动化生产线的工装，使零件在下线前自动完成去毛刺工序。

刀具设计

花键拉刀拉削内花键时，最终保证花键尺寸的是拉刀末端的校准齿。同样，使用拉刀去除齿侧毛刺时，最终将毛刺去除干净的，也是拉刀末端的校准齿，但不同的是，由圆孔制成内花键的过程中，需要合适的齿升量来逐层去除材料，以使在刀齿强度可承受的前提下拉削力分布均匀、拉削过程稳定[2]，而铣滑块槽产生的毛刺，并不是齿槽中原有的材料，而是粘连在滑块槽与内花键齿侧交界处的材料翻边，只要将其剥落下来便可以，无需太大的切削力。

因此，设计毛刺推刀时，只需要1-2组类似拉刀校准齿的切削齿便可满足使用。但考虑同步器齿套在拉削后，还经过了精车、倒角、铣滑块槽等工序加工，导致内花键较之前有轻微变形，为避免毛刺推刀在内花键齿侧上产生不必要切削，对刀齿齿厚做了一些修正设计。

已知该同步器齿套内花键拉削后的参数：齿数z=54，模数m=1.6mm，压力角α=20°，大径Die，小径Dii，齿槽宽E。

另对其花键精度进行检测，实测结果平均值为：齿形误差Fα=4.8μm，齿向误差Fβ=6.1μm，齿距累积误差Fp=32.3μm，由此可算得其内花键的实际综合误差=19.9μm≈0.02mm。

由此，将推毛刺刀具的刀刃齿厚设计为SEmaxλ=4.108mm，而刀具大径、小径则按在有效范围内避免有害干涉的原则设计，得刀具参数：齿数z为54，模数m为1.6mm，压力角α为20°大径为Dee为小径为Dei为，齿厚S为，另取刀刃前角5°，侧隙角1°。

工装设计

工装结构设计如图5所示。

其中：工作面板8及底座10为加工中心上铣滑块槽工装原有零件，为安装推毛刺工装，在铣滑块槽工位的左侧增加了一些安装孔；推刀油缸9是订制的双导杆立式薄型液压缸；下垫板2为零件提供支撑面；刀具组件3含2片叠装的推毛刺刀片（刃口向上）以及上、下导向板各1块，安装在桁架机械手中心和铣滑块槽工装中心的同一轴线上；滑台组件5连接在滑台气缸1上，在推毛刺工作时提供零件定位面；在后挡板7上安装有两个液压缓冲垫6，可保证滑台每次都停在相同位置。

工作开始时，滑台气缸1将滑台组件5拉至左侧，当同步器齿套在右侧工位完成铣滑块槽后，桁架机械手将待加工齿套4抓取并放在下垫板2上，滑台气缸1再将滑台组件5推至右侧，直至前端接触液压缓冲垫6并停止，然后由推刀油缸9将刀具组件3向上推，前导向板、推毛刺刀片、后导向板依次通过同步器齿套内花键，完成去毛刺后，推刀液压缸9将刀具组件3收回，桁架机械手再将同步器齿套抓取至下一工位。

运用和总结

将该装置安装在加工中心工作台上（见图6），借助自动化生产线原有的激光对齿装置，解决了使用花键拉刀二次拉削去毛刺需人工对齿有错齿风险的问题，并将刀具行程由1 100mm（拉刀长度）减短了80mm，在极大地提高去毛刺效率的同时，获得了与拉削方式同样理想的去毛刺效果（见图7）。并且，经过3个多月的批量验证，公司第一套去毛刺刀具，已完成了5万件同步器齿套的去毛刺加工，刀具刃口尚未见明显缺陷和磨损痕迹，预计使用寿命可达到20万件以上，在实现极低的刀具成本之外，减少了手工去毛刺的人力成本。

另外，原铣滑块槽工序的加工节拍为33s，而整条自动化生产线加工节拍最长的工序为63s，生产线自动运行时，铣滑块槽工位有30s的待机时间，加入去毛刺工位后，铣滑块槽加去毛刺的总节拍为59s，仍然富余4s的待机时间。即：在实现高效率、高质量、低成本去毛刺的同时，自动化生产线的生产节拍未受丝毫影响。