长轴与齿板焊接型传动组件的成型方法、焊接夹具和焊接检具与流程

本发明属于机械加工领域，具体涉及一种长轴与齿板焊接型传动组件的成型方法、焊接夹具和焊接检具。

背景技术：

传动组件是几乎所有机械结构中重要的组成部分，普通的传动组件制作较简单，但是对于结构复杂并且尺寸精度和位置精度都要求较高的传动组件，其成型方法就比较复杂，比如，长轴与齿板焊接型传动组件，这种传动组件由长轴和若干个齿板组合而成(齿板上设有与长轴配合的中心孔和若干个齿，一般存在大齿板和小齿板)，除了长轴和齿板本身存在精度要求之外，长轴与齿板之间以及齿板和齿板之间均存在精度要求，但是目前的长轴类零件，车削仍是主要的加工方法，由于切削应力的存在，零件会产生变形、精度较低，而将成型之后的长轴与齿板如何焊接也是一个难题，传统的人工焊接工艺，产品质量受人为因素影响较大，精度不高，质量一致性差，焊接完成后，如何检验精度也是一个难题，目前，精密级的三坐标测量机的坐标测量精度可达到微米级，可测空间尺寸，但不适用于制造业的批量快速检测，效率较低。综上所述，设计出一种长轴与齿板焊接型传动组件的成型方法，使其即满足传动组件的精度要求又效率高，十分必要。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种长轴与齿板焊接型传动组件的成型方法、焊接夹具和焊接检具，该方法加工误差小、精度高、定位精度高、检测方便，该焊接夹具精度高、成本低，该焊接检具操作简单、效率高。

本发明所采用的技术方案是：

一种长轴与齿板焊接型传动组件的成型方法，包括如下步骤：

S1、依次将齿板精冲、去毛刺、光饰、检验，精冲时在大齿板上加工焊接工艺孔；

S2、依次将长轴数控加工、自然实效、检验；

S3、将检验合格的齿板和长轴定位固定在焊接夹具上进行焊接，其中，焊接夹具分别通过长轴的圆柱面、所有齿板的端面、大齿板的焊接工艺孔和小齿板的齿定位；

S4、将焊接冷却后的组件安装在焊接检具上进行检测，检测时，先通过V型固定块保证长轴的直线度、通过检具齿形定位块将其中一个小齿板的齿定位，然后压紧长轴，最后通过可沿长轴轴向移动的检测部件检测其余小齿板的齿形及位置度、大齿板的齿形及位置度；

S5、将检测合格的组件防锈处理。

一种长轴与齿板焊接型传动组件的焊接夹具，包括夹具底板，夹具底板上设有与所有齿板一一对应的基准板、至少两个用于支撑长轴的V型滑块、用于将长轴下压的压紧器和用于将长轴一端端面压紧的压紧器，与大齿板对应的基准板上均设有用于与焊接工艺孔一一配合的锥形浮动销钉和用于将大齿板压紧在基准板上的压紧器，与小齿板对应的基准板上均设有用于与小齿板的齿配合的夹具齿形定位块和用于将小齿板压紧在基准板上的压紧器，V型滑块底部装有弹簧和限位块，在长轴方向上以长轴受压紧力的一端为起点，位于末端的基准板上设有用于与长轴另一端端面配合的定位销。

进一步地，夹具底板、基准板和V型滑块上所有与装配有关的部位和部件均由线切割加工并一次装夹。

进一步地，夹具齿形定位块的齿形轮廓为小齿板的理论中值轮廓。

一种长轴与齿板焊接型传动组件的焊接检具，包括检具底板，检具底板上设有与大齿板一一对应的检测板、与小齿板一一对应的固定块、至少两个用于支撑长轴的V型固定块和用于将长轴下压的压紧器，检测板上均设有能够沿长轴轴向移动的大齿板齿形检测块和垂直度检测块，其中一个固定块上设有能够沿长轴轴向移动的检具齿形定位块，检具齿形定位块底部装有弹簧，其余固定块上均设有能够沿长轴轴向移动的小齿板齿形检测块。

进一步地，检具齿形定位块的齿形轮廓为小齿板的理论中值轮廓，小齿板齿形检测块的齿形轮廓由小齿板的最大轮廓和位置度共同决定，大齿板齿形检测块的齿形轮廓由大齿板的最大轮廓和位置度共同决定。

进一步地，大齿板齿形检测块固定在滑块上，滑块与检测板通过插槽形式滑动配合。

进一步地，垂直度检测块上固定有销轴，销轴与检测板通过插销形式滑动配合，检测板和垂直度检测块的相同位置处均设有螺纹孔，检测板和垂直度检测块的螺纹孔共用一个螺钉。

进一步地，检测底板、检测板、固定块、V型固定块、大齿板齿形检测块、垂直度检测块、检具齿形定位块和小齿板齿形检测块上所有与装配有关的部位和部件均由线切割加工并一次装夹。

本发明的有益效果是：

1.齿板采用精冲工艺成型，能更好的保证零件的平面度、位置度及轮廓度要求，齿板质量的一致性好，保证了焊接组件质量的稳定性。长轴精度要求高、直线度很难保证，采用数控加工、精度高，加工后采取自然实效的办法充分释放应力后再检测，防止检测误差。焊接应力和冷热变形往往会导致各个零件的相对位置不准确，焊接夹具可以通过定位和固定位置来控制应力和变形的方向，通过长轴的圆柱面、所有齿板的端面、大齿板的焊接工艺孔和小齿板的齿完成定位，满足了长轴和齿板本身的精度要求以及长轴与齿板之间、齿板和齿板之间的精度要求。焊接检具先确定了长轴的直线度和其中一个小齿板位置度，然后通过可沿长轴轴向移动的检测部件检测其余小齿板的齿形及位置度、大齿板的齿形及位置度，相对于三坐标检测操作简单、效率高，适用于批量生产。

2.装夹时，将齿板穿过长轴、长轴压紧在V形滑块上定位，小齿板的齿对准夹具齿形定位块定位并贴合压紧在基准板上，大齿板的焊接工艺孔对准锥形浮动销钉定位并贴合压紧在基准板上，V形滑块下装有弹簧和限位块，弹簧支撑长轴在合理范围内浮动，限位块限制轴长的理论下限位置，防止长轴过度下压变形，保证了长轴的直线度，锥形浮动销钉的锥形面与焊接工艺孔无间隙配合，保证大齿板的准确定位，该夹具为手动夹具，精度高，成本低，适用于批量生产。

3.焊接夹具上所有与装配有关的部位和部件均采用线切割加尺寸精度高，一次装夹保证了装配精度，整体提高了定位精度。

4.夹具齿形定位块用于与小齿板的齿贴合定位，采用理论中值轮廓，定位准确。

5.检测时，将小齿板的齿对准检具齿形定位块，将长轴放在V形固定块上并压紧，沿长轴轴向移动大齿板齿形检测块和小齿板齿形检测块判定大小齿板的位置度、平行度是否合格，沿长轴轴向移动垂直度测量块，用塞尺判定大齿板垂直度是否合格；V形固定块保证了长轴固定后的直线度，作为检测组件的基准，检具齿形定位块采用浮动形式，用来找正小齿板的齿的中心，防止小齿板左右晃动；该检具相对于三坐标检测操作简单、效率高，适用于批量生产。

6.检具夹具齿形定位块用于与小齿板的齿贴合定位，采用理论中值轮廓，定位准确，小齿板齿形检测块和大齿板齿形检测块的齿形轮廓设置使得当齿板上的齿通过时即为合格，检测方便。

7.推动滑块，即可带动大齿板齿形检测块沿长轴轴向移动。

8.拧动螺钉，即可带动垂直度检测块沿长轴轴向移动，能够连续作微量调整，操作方便。

9.焊接检具上所有与装配有关的部位和部件均采用线切割加尺寸精度高，一次装夹保证了装配精度，整体提高了检测精度。

附图说明

图1是本发明实施例中长轴与齿板焊接型传动组件的示意图。

图2是图1中A-A和B-B处的剖视图。

图3是图1中第一大齿板(第二大齿板)精冲工序示意图。

图4是图1中小齿板精冲工序示意图。

图5是图1中长轴机加工工序示意图。

图6是本发明实施例中焊接夹具的俯视图。

图7是图6中a-a处剖视图。

图8是图6中b-b处剖视图。

图9是图6中c-c处剖视图。

图10是图9的侧视图。

图11是图6中d-d处剖视图。

图12是图11的侧视图。

图13是本发明实施例中焊接检具的俯视图。

图14是图13中a-a处剖视图。

图15是图14的侧视图。

图16是图13中b-b处剖视图。

图17是图13中c-c处剖视图。

图18是图13中d-d处剖视图。

图19是图13中e-e处剖视图。

图20是图19的侧视图。

图中：1-1.第二大齿板；1-2.第一大齿板；1-3.小齿板；1-4.长轴；2-1.夹具底板；2-2.下压式快速压紧器(夹具)；2-3.前推式快速压紧器；2-4.与第一大齿板对应的基准板；2-5.与第二大齿板对应的基准板；2-6.锥形浮动销钉；2-7.定位销；2-8.与小齿板对应的基准板；2-9.夹具齿形定位块；2-10.V形滑块；3-1.检具底板；3-2.设有小齿板齿形检测块的固定块；3-3.设有检具齿形定位块的固定块；3-4.下压式快速压紧器(检具)；3-5.检测板；3-6.大齿板齿形检测块；3-7.垂直度测量块；3-8.滑块；3-9.螺钉；3-10.销轴；3-11.小齿板齿形检测块；3-12.检具齿形定位块；3-13.V形固定块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步地说明。

如图1和图2所示，在本实施例中，长轴与齿板焊接型传动组件包括长轴1-4、设在长轴1-4一端附近的第一大齿板1-2、设在长轴1-4另一端附近的第二大齿板1-1和设在长轴1-4中部的两个小齿板1-3，其中：1)第一大齿板1-2和第二大齿板1-1上均设有齿、中心孔、焊接工艺孔和凸苞，第一大齿板1-2和第二大齿板1-1为左右件、凸苞为镜像对称关系，第一大齿板1-2和第二大齿板1-1材料为Q235B，精度要求为：厚度5±0.1mm、焊接工艺孔Φ6±0.1mm、中心孔平面度0.15mm、外形轮廓度0.05mm；2)两个小齿板1-3上均设有齿、中心孔，两个小齿板1-3完全相同，材料为Q235B，精度要求为：厚度6±0.1mm、中心孔平面度0.1mm、外形轮廓度0.05mm；3)长轴1-4材料为20#，精度要求为：直径直线度Φ0.06mm、圆柱面粗糙度Ra1.6；4)以长轴1-4圆柱面为基准A，直线度Φ0.1mm；以第二大齿板1-1端面为基准B，相对于基准A的垂直度为0.3mm，以两个小齿板1-3的第二个齿中心线为基准C，相互间平行度0.1mm，第一大齿板1-2和第二大齿板1-1的第二个齿相对小齿板的第二个齿的位置度为0.2mm，第一大齿板1-2和第二大齿板1-1的齿形分度圆相对基准A的同心度为Φ0.2mm，小齿板1-3的齿形分度圆相对基准A的同心度为Φ0.5mm。

上述长轴与齿板焊接型传动组件的成型方法，步骤如下。

S1、依次将齿板(1-1、1-2和1-3)精冲、去毛刺、光饰、检验，精冲时在大齿板(1-1和1-2)上加工焊接工艺孔。

如图3所示，为第一大齿板1-2(第二大齿板1-1)精冲工序示意图，采用精冲跳步模完成成型，凸苞预先挤出，中心孔、焊接工艺孔和外形采用复合精冲(可保证孔与外形的位置公差在0.01mm以内)。如图4所示，为小齿板1-3精冲工序示意图，采用精冲复合模完成小齿板1-3的成型(可保证孔与外形的位置公差在0.01mm以内)。齿板(1-1、1-2和1-3)采用精冲工艺成型，能更好的保证零件的平面度、位置度及轮廓度要求，齿板(1-1、1-2和1-3)质量的一致性好，保证了焊接组件质量的稳定性。

S2、依次将长轴1-4数控加工、自然实效、检验。

图5为长轴1-4的机加工工序示意图，该长轴1-4精度要求高(特别是直线度Φ0.06mm很难保证)，需要高精度机床加工(本实施例采用CKA6140数控车床)，机加工后由于切削应力的释放，长轴1-4会产生变形，需要采取自然实效(本实施例采用5天)的办法充分释放应力后再检测，保证焊接时零件仍是合格产品。长轴1-4精度要求高、直线度很难保证，采用数控加工、精度高，加工后采取自然实效的办法充分释放应力后再检测，防止检测误差。

S3、将检验合格的齿板(1-1、1-2和1-3)和长轴1-4定位固定在焊接夹具上，装配好后由半封闭循环式工作站将焊接夹具运送至焊接工位进行焊接，其中，焊接夹具分别通过长轴1-4的圆柱面、所有齿板(1-1、1-2和1-3)的端面、大齿板(1-1和1-2)的焊接工艺孔和小齿板1-3的齿定位。

焊接应力和冷热变形往往会导致各个零件的相对位置不准确，焊接夹具可以通过定位和固定位置来控制应力和变形的方向，通过长轴1-4的圆柱面、所有齿板(1-1、1-2和1-3)的端面、大齿板(1-1和1-2)的焊接工艺孔和小齿板1-3的齿完成定位，满足了长轴1-4和齿板(1-1、1-2和1-3)本身的精度要求以及1-4和齿板(1-1、1-2和1-3)之间、齿板和齿板之间的精度要求。

S4、将焊接冷却后的组件安装在焊接检具上进行检测，检测时，先通过V型固定块3-13保证长轴1-4的直线度、通过检具齿形定位块3-12将其中一个小齿板1-3的齿定位，然后压紧长轴1-4，最后通过可沿长轴1-4轴向移动的检测部件检测其余小齿板1-3的齿形及位置度、大齿板(1-1和1-2)的齿形及位置度。

焊接检具先确定了长轴1-4的直线度和其中一个小齿板1-3位置度，然后通过可沿长轴1-4轴向移动的检测部件检测其余小齿板1-3的齿形及位置度、大齿板(1-1和1-2)的齿形及位置度，相对于三坐标检测操作简单、效率高，适用于批量生产。

S5、将检测合格的组件防锈处理。

本实施例采用Zn8c镀锌工艺防锈处理，盐雾试验72小时白锈不超过5％，120小时无红锈，膜厚8-16μm。该工艺防止组件表面遭受腐蚀，延长其使用寿命。

如图6至图12，为上述长轴与齿板焊接型传动组件的焊接夹具，包括夹具底板2-1，夹具底板2-1上设有与所有齿板(1-1、1-2和1-3)一一对应的基准板(2-4、2-5、2-8)、两个用于支撑长轴1-4的V型滑块2-10、用于将长轴1-4下压的压紧器2-2和用于将长轴1-4一端端面压紧的压紧器2-3，与大齿板(1-1和1-2)对应的基准板(2-4、2-5)上均设有用于与焊接工艺孔一一配合的锥形浮动销钉2-6和用于将大齿板(1-1和1-2)压紧在基准板(2-4、2-5)上的压紧器2-2，与小齿板1-3对应的基准板2-8上均设有用于与小齿板1-3的齿配合的夹具齿形定位块2-9和用于将小齿板1-3压紧在基准板2-8上的压紧器2-2，V型滑块2-10底部装有弹簧和限位块，在长轴1-4方向上以长轴1-4受压紧力的一端为起点，位于末端的基准板2-5上设有用于与长轴1-4另一端端面配合的定位销2-7。

其中：基准板(2-4、2-5、2-8)外形与夹具底板2-1上的方孔过渡配合(尺寸零对零)并通过M8螺钉与夹具底板2-1锁紧，夹具齿形定位块2-9和基准板2-8之间通过销钉配合，夹具齿形定位块2-9外形与夹具底板2-1上的方孔过渡配合(尺寸零对零)；锥形浮动销钉2-6与基准板(2-4、2-5)相应孔小间隙滑动配合，单边间隙0.005mm；基准板2-4一侧悬空，方便焊接组件取出，大齿板(1-1、1-2)凸苞处有沉台避让；两个V形滑块2-10外形慢走丝线切割辅助高精度平面磨，与夹具底板2-1上的方孔小间隙滑动配合，单边间隙0.005mm。

装夹时，将齿板(1-1、1-2和1-3)穿过长轴1-4、长轴1-4压紧在V形滑块2-10上定位，小齿板1-3的齿对准夹具齿形定位块2-9定位并贴合压紧在基准板2-8上，大齿板(1-1、1-2)的焊接工艺孔对准锥形浮动销钉2-6定位并贴合压紧在基准板(2-4、2-5)上，V形滑块2-10下装有弹簧和限位块，弹簧支撑长轴1-4在合理范围内浮动，限位块限制轴长的理论下限位置，防止长轴1-4过度下压变形，保证了长轴1-4的直线度，锥形浮动销钉2-6的锥形面与焊接工艺孔无间隙配合，保证大齿板(1-1、1-2)的准确定位，该夹具为手动夹具，精度高，成本低，适用于批量生产。

在本实施例中，夹具底板2-1、基准板(2-4、2-5、2-8)和V型滑块2-10上所有与装配有关的部位和部件均由线切割加工并一次装夹。焊接夹具上所有与装配有关的部位和部件均采用线切割加尺寸精度高，一次装夹保证了装配精度，整体提高了定位精度。

在本实施例中，夹具齿形定位块2-9的齿形轮廓为小齿板1-3的理论中值轮廓。夹具齿形定位块2-9用于与小齿板1-3的齿贴合定位，采用理论中值轮廓，定位准确。

如图13至图20，为上述长轴与齿板焊接型传动组件的焊接检具，包括检具底板3-1，检具底板3-1上设有与大齿板(1-1、1-2)一一对应的检测板3-5、与小齿板1-3一一对应的固定块(3-2、3-3)、两个用于支撑长轴1-4的V型固定块3-13和用于将长轴1-4下压的压紧器3-4，检测板3-5上均设有能够沿长轴1-4轴向移动的大齿板齿形检测块3-6和垂直度检测块3-7，其中一个固定块3-3上设有能够沿长轴1-4轴向移动的检具齿形定位块3-12，检具齿形定位块3-12底部装有弹簧，其余固定块3-2上均设有能够沿长轴1-4轴向移动的小齿板齿形检测块3-11。其中：固定块(3-2、3-3)上的销钉孔和方孔慢走丝线切割，销钉与固定块(3-2、3-3)、检测底板3-1过渡配合，固定块(3-2、3-3)上的方孔与浮动的检具齿形定位块3-12外形高精度间隙配合，单面间隙0.005mm，固定块(3-2、3-3)与检具底板3-1通过M6螺钉锁紧；检测板3-5外形与检具底板3-1上的方孔过渡配合(尺寸零对零)，通过M8螺钉与检测底板3-1锁紧；V形固定块3-13外形装配处和V形面慢走丝线切割，外形与检具底板3-1上的方孔过渡配合(尺寸零对零)，通过M8螺钉与检具底板3-1锁紧。

检测时，将小齿板1-3的齿对准检具齿形定位块3-12，将长轴1-4放在V形固定块3-13上并压紧，沿长轴1-4轴向移动大齿板齿形检测块3-6和小齿板齿形检测块3-11判定大小齿板的位置度、平行度是否合格，沿长轴1-4轴向移动垂直度测量块3-7，用塞尺判定大齿板(1-1、1-2)垂直度是否合格；V形固定块3-13保证了长轴1-4固定后的直线度，作为检测组件的基准，检具齿形定位块3-12采用浮动形式，用来找正小齿板1-3的齿的中心，防止小齿板1-3左右晃动；该检具相对于三坐标检测操作简单、效率高，适用于批量生产。

在本实施例中，检具齿形定位块3-12的齿形轮廓为小齿板1-3的理论中值轮廓，小齿板齿形检测块3-11的齿形轮廓由小齿板1-3的最大轮廓和位置度共同决定，大齿板齿形检测块3-6的齿形轮廓由大齿板(1-1、1-2)的最大轮廓和位置度共同决定。检具夹具齿形定位块3-12用于与小齿板1-3的齿贴合定位，采用理论中值轮廓，定位准确，小齿板齿形检测块3-11和大齿板齿形检测块3-6的齿形轮廓设置使得当齿板(1-1、1-2、1-3)上的齿通过时即为合格，检测方便。

如图14至图20所示，在本实施例中，大齿板齿形检测块3-6固定在滑块3-8上，滑块3-8与检测板3-5通过插槽形式滑动配合。推动滑块3-8，即可带动大齿板齿形检测块3-6沿长轴1-4轴向移动。其中：大齿板齿形检测块3-6和滑块3-8的外形慢走丝线切割，大齿板齿形检测块3-8、滑块3-6通过过渡配合的销钉和M5螺钉固定，滑块3-6的外形与检测板3-5的方孔小间隙滑动配合，单边间隙0.005mm；

如图14至图20所示，在本实施例中，垂直度检测块3-7上固定有销轴3-10，销轴3-10与检测板3-5通过插销形式滑动配合，检测板3-5和垂直度检测块3-7的相同位置处均设有螺纹孔，检测板3-5和垂直度检测块3-7的螺纹孔共用一个螺钉3-9。其中：垂直度测量块3-7上的3个销轴孔慢走丝线切割，销轴3-10与垂直度测量块3-7紧配，与检测板3-5相应孔小间隙滑动配合，单边间隙0.005mm。拧动螺钉3-19，即可带动垂直度检测块3-7沿长轴1-4轴向移动，能够连续作微量调整，操作方便。

在本实施例中，检测底板3-1、检测板3-5、固定块(3-2、3-3)、V型固定块3-13、大齿板齿形检测块3-6、垂直度检测块3-7、检具齿形定位块3-12和小齿板齿形检测块3-11上所有与装配有关的部位和部件均由线切割加工并一次装夹。焊接检具上所有与装配有关的部位和部件均采用线切割加尺寸精度高，一次装夹保证了装配精度，整体提高了检测精度。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。