倒挡轴孔正反去毛刺工艺

序言铝合金机械变速器壳体中广泛存在倒挡介轮，其端面呈面对面布置，加工过程中产生的毛刺易进入已经加工好的倒挡轴孔，加工完成后清理毛刺时，不仅操作难度大、工作效率低以及劳动强度大，而且清理不彻底，容易划伤端面，造成产品质量事故[1-5]。由于公司产品生产现状为多品种小批量生产，因此普遍采用手动去毛刺简易工具如刮刀、油石等主流工具，部分采用自主开发的手动去毛刺专用工装，少数批量产品采用多关节机器人去毛刺作业[6]。但这些均属于硬切削去毛刺方法，未能深入研究机械加工中毛刺的形成原因、形成过程，与软性去毛刺方法还有一定差距。

下面介绍一种在机去毛刺新工艺方法。开发出一种双向预切除去毛刺刀具，实现倒挡孔双向无毛刺加工，既降低操作人员劳动强度与难度，又提高作业质量与效率。工件机构及问题描述倒挡介轮第一端面如图1所示，第二端面如图2所示。在加工过程中产生的毛刺易进入已经加工过的倒挡轴孔；另外由于该处结构尺寸较小，操作人员应用刮刀、油石等去毛刺工具难以彻底清理，甚至容易划伤第一端面与第二端面，造成倒挡介轮装配后卡滞或造成变速器异响。这两个问题在售后反馈中最为突出，也是影响变速器工作性能的关键因素。图1倒挡介轮第一端面图2倒挡介轮第二端面现有去毛刺方法目前针对多品种小批量的生产特点，大多数采用刮刀、油石及去毛刺工装等进行人工去除毛刺；少部分批量产品采用机器人去毛刺。图3为采用刮刀去毛刺，图4为采用正反倒角装置去毛刺，图5为采用机器人去毛刺。

图3采用刮刀去毛刺

图4采用正反倒角装置去毛刺

a）去毛刺

b）设备

图5采用机器人去毛刺采用上述去毛刺工装或方法理论上可以实现将所有毛刺清除，但是由于人工操作质量受制于人，因人而异，所以去除毛刺后不仅零件质量差异性大、稳定性差，而且还存在漏工序风险；并且因劳动强度大，导致劳动效率低；机器人去毛刺成本高等问题，所以多品种小批量情况下全部实现机器人去毛刺不现实。新工艺方法4.1

理论分析毛刺的形成机理是由于在机械加工过程中不连续的切削状态引起的，而且毛刺形成后易出现卷曲状，形成圆弧状态。当毛刺形成后无任何挤压或者干涉碰撞等动作时，其就会残留在被切削基体边沿，形成工件残存毛刺；若发生碰撞或挤压，即可形成切屑。基于此，以圆弧卷曲状毛刺为研究对象，采用预切削后圆锥面形成毛刺挤压面去毛刺，以下简称预切削法去毛刺，并对其进行工艺可行性试验。图6为加工后切屑的状态，其可简单理解为毛刺的形状。

图6加工后切屑的状态针对倒挡轴孔毛刺难以去除的问题，可采用预切削法解决。倒挡轴孔直径为25mm，倒挡轴孔两端面距离为42mm。原机械加工工艺：立式加工中心加工轴承孔等→立式加工中心加工倒挡轴孔、拨叉轴孔等→卧式加工中心加工倒挡孔端面、周围孔等。毛刺形成原因分析：由于倒挡轴孔在倒挡孔端面加工时已经加工至成品尺寸，且加工倒挡轴孔端面时，在倒挡轴孔附近存在残余铝质，且加工中生成的切屑无法通过挤压或者碰撞去除，所以在加工倒挡孔端面时，毛刺易进入倒挡轴孔，且随着立铣刀与被加工面接触位置的不同，立铣刀刀尖与刀柄部分产生的不同的径向变形，易引起刀具与被切削部分持续挤压，导致毛刺更易生成。现场加工后正面孔口存在的毛刺如图7所示。图7正面孔口存在的毛刺解决方案：由于在毛刺生成中孔口残余铝质的存在是部分原因，其可通过工艺安排一道工步预加工孔口铝质，消除卧式加工中心加工时毛刺生成的条件，主动创造毛刺挤压面而消除机械加工过程中生成的毛刺。

改进后的机械加工工艺：立式加工中心加工轴承孔→立式加工中心加工倒挡轴孔、拨叉轴孔，倒挡轴孔倒角预加工→卧式加工中心加工倒挡轴孔端面、周围孔等。

根据改进后的机械加工工艺，开发出一款预切削正反倒角刀具（见图8）。图8预切削正反倒角刀具由于刀具最大直径

24mm

＜倒挡轴孔直径25mm，倾斜角度135°＜180°，因此刀具设计合理、操作安全。4.2现场试验在公司某壳体生产车间进行新工艺试验，试验参数：转速n=1500r/min，进给速度vf=150mm/min。图9为立式加工中心预切削刀具系统，图10为工件预切削后状态，图11为零件倒挡轴孔正面预切削去毛刺效果，图12为零件倒挡轴孔反面预切削去毛刺效果。

图9立式加工中心预切削刀具系统

图10工件预切削后状态

图11零件倒挡轴孔正面预切削去毛刺效果图12零件倒挡轴孔反面预切削去毛刺效果试验结果：通过立式加工中心倒挡轴孔预切削去铝质且形成毛刺挤压面后，卧式加工中心加工完倒挡轴孔端面无任何毛刺产生，且无毛刺进入已经加工完的倒挡轴孔，试验取得良好效果。预切削法去毛刺的拓展应用基于预切削法，拓展应用预铸造法去毛刺。预铸造法去毛刺机理：在被加工毛坯中铸造倒角，通过加工中毛刺与预铸造倒角挤压去除加工过程中生成的毛刺，实现无毛刺加工。

预铸造倒角毛坯如图13所示，预铸造加工后零件状态如图14所示。图13预铸造倒角毛坯图14预铸造加工后零件状态结束语本项目重点对倒挡轴孔正反去