一种单向离合器外圈的加工方法与流程

本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种单向离合器外圈的偏心圆弧加工和热处理。

背景技术：

单向离合器由内圈、外圈、滚柱、弹簧等零件组成，是液力变矩器中的一个关键组件，滚柱在内圈和外圈的圆弧面上滚动工作，使内圈与外圈分离或联接。单向离合器外圈的偏心圆弧要求形状准确，尺寸精度it6，表面粗糙度ra0.4，渗碳淬火60～65hrc。目前主要的加工方法是：

1.锻造—正火+回火—车(车两端面及内外圆)—磨(粗磨两平面)—线切割(粗割偏心圆弧)—表面处理(镀铜或涂防渗碳剂)—线切割(半精割偏心圆弧)—热处理(渗碳淬火60～65hrc)—表面处理(去除铜层或防渗碳剂)—磨(精磨两平面)—磨(精磨内外圆)—磨(专用机床精磨偏心圆弧)—探伤(磁性探伤检查有无裂纹)。

2.锻造—正火+回火—车(车两端面及内外圆)—磨(粗磨两平面)—拉(单刀粗拉削偏心槽)—拉(单刀半精拉削偏心槽)—表面处理(镀铜或涂防渗碳剂)—拉(半精拉削偏心圆弧)—热处理(渗碳淬火60～65hrc)—表面处理(去除铜层或防渗碳剂)—磨(精磨两平面)—磨(精磨内外圆)—磨(专用机床精磨偏心圆弧)—探伤(磁性探伤检查有无裂纹)。

方法1采用两道线切割切割偏心圆弧，加工效率低；方法2用单刀拉削偏心圆弧，由于拉削量大，拉刀磨损快，刀具成本高。两种加工方法中，偏心圆弧的精加工都需专用磨床，并且用两种加工方法所加工的单向离合器外圈在使用一段时间后，偏心圆弧出现微裂纹，严重时有起层脱落。现有的加工方法存在如下不足：

(1)两道线切割，生产效率低，生产周期长。粗拉削的拉削量大，拉刀磨损快，刀具成本高。

(2)偏心圆弧面的表面粗糙度只能达到ra0.8。

(3)在磁伤检查时，发现5％的工件在偏心圆弧面有磨削裂纹。单向离合器外圈在使用一段时间后，偏心圆弧面出现微裂纹，严重时有起层脱落，影响到产品的性能。

因此，单向离合器外圈的加工亟需一种稳定、经济、快速的加工方法，以满足实际生产的需求。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种单向离合器外圈的加工方法，以满足批生产的要求。

本发明是这样实现的，它包括以下步骤：

(1)备料：选用渗碳合金结构钢锻件；

(2)车加工：在普通卧式车床加工，用三爪卡盘夹紧外圆，车端面、内孔、外圆，留余量；

(3)铣加工：在立式加工中心加工，用外圆及一端面定位，铣偏心槽，槽宽尺寸至要求，偏心圆弧留余量；

(4)钳加工：去除毛刺；

(5)推削加工：在立式液压机床加工，用推刀推削偏心槽的根部圆角至要求；

(6)钳加工：去除毛刺；

(7)化学热处理：表面渗碳(不淬火)；

(8)热处理：完全退火；

(9)车加工：在卧式数控车床加工，用三爪卡盘夹紧外圆，车端面、内孔、外圆，内孔车至要求，端面、外圆留余量；

(10)钳加工：去除毛刺；

(11)热处理：淬火+回火；

(12)喷砂：去除氧化层；

(13)磨加工：在平面磨床加工，平磨两端面至要求；

(14)磨加工：在外圆磨床加工，用一端面及偏心圆弧定位，磨外圆至要求；

(15)磨加工：在立式数控磨床加工，用一端面、外圆及偏心槽的一侧面定位，磨偏心圆弧；

(16)钳加工：去除毛刺；

(17)探伤：磁力探伤。

所述步骤(1)备料，锻件按qj500a-1998锻造，正火状态交货。

所述步骤(2)车加工，加工工序图见图2，车端面尺寸ltcjs13、内孔尺寸φdic、外圆尺寸φdoch13三档工序尺寸＝相应的最终尺寸+2×[渗碳层厚度+

(2.5mm～3.2mm)]或相应的最终尺寸－2×[渗碳层厚度+(2.5mm～3.2mm)]。当外圆、两端面不渗碳时：相应的最终尺寸+2×[渗碳层厚度+(2.5mm～3.2mm)]；当内孔不渗碳时：相应的最终尺寸－2×[渗碳层厚度+(2.5mm～3.2mm)]。

所述步骤(3)铣加工，加工工序图见图2，铣偏心槽，槽宽尺寸lw1、lw2，圆角rsc，偏心圆弧rbcjs9。槽宽尺寸lw1、lw2是最终尺寸。圆角rsc是按圆角rs1(图2)和工艺性确定，但不能影响偏心圆弧的渗碳层深度。偏心圆弧rbcjs9＝偏心圆弧rbjs6－(余量0.3mm～0.6mm)，公差等级为js9。

所述步骤(5)推削加工，见图3，推削加工两处圆角rs1、rs2，圆角rs1与槽侧面允许接刀，接刀痕迹不大于0.2mm。

所述步骤(7)渗碳，根据工件材料、结构、渗碳深度，确定渗碳温度、时间，渗层深度为偏心圆弧余量+设计要求的渗碳层深度。

所述步骤(8)完全退火，根据工件材料、结构确定完全退火温度、时间。主要是为了细化晶粒、消除组织缺陷、消除残余应力、降低硬度，为后续加工和淬火作准备。

所述步骤(9)车加工，见图1，车两端面、内孔、外圆，端面尺寸车为ltjs7+(0.5mm～0.7mm)、内孔尺寸φdi车至要求、外圆尺寸车为φdoh7+(0.3mm～0.4mm)。

所述步骤(11)热处理，淬火、回火是根据工件材料、结构、硬度要求确定加热温度、时间、冷却介质。

所述步骤(12)喷砂，对零件表面喷砂，去除氧化层，也有助于残余奥氏体转变为马氏体。

所述步骤(15)磨加工，见图1，立式数控磨床磨加工偏心圆弧rbjs6至要求。磨削砂轮的大径根据偏心槽的根部圆角rs1确定，确保能磨出偏心圆弧即可。

所述步骤(17)探伤，主要检查偏心圆弧面有无磨削裂纹、其它面有无淬火裂纹及其它裂纹。

本发明的有益效果在于：

与现有技术相比，普通机床与数控机床有效衔接，充分发挥各类机床的优点，并插入合理的热处理和辅助工序，使其加工流程更加合理，操作方法简便，工件质量易于控制。采用本发明所述的加工方法加工的单向离合器外圈，偏心圆弧面的表面粗糙度达到ra0.4，偏心圆弧面未发现微裂纹，加工时间与原方法相比缩短了17％，加工成本降低了6％，此加工技术可广泛推广应用。

附图说明

图1是本发明待加工单向离合器外圈的结构示意图；

图2是本发明中粗加工工序的示意图；

图3是本发明中粗加工工序的示意图。

具体实施方式

下面结合附图1～3进一步描述本发明的技术方案，但保护的范围并不局限于所述。

本发明的实施例，其具体加工方法步骤如下：

(1)备料：选择渗碳合金结构钢20crmnti-gb/t3077-1999，并按qj500a-1998锻造及热处理(正火+回火)。

(2)车加工：在普通卧式车床加工，加工工序图见图2：

a)用三爪卡盘的硬爪夹紧坯料外圆，夹紧的同时校正端面。车一端面，端面车出即可，车内孔尺寸φdic，车外圆尺寸φdoch13，外圆轴向长度只车约总厚度的一半。

b)用三爪卡盘的软爪夹紧已车外圆，并靠紧已车端面。车端面尺寸ltcjs13，车外圆尺寸φdoch13，外圆允许在公差h13范围内接刀。

(3)铣加工：在立式加工中心加工，加工工序图见图2，用外圆及一端面定位(支承端面需要留出退刀距离)，用压板压紧。铣偏心槽，槽宽尺寸lw1、lw2，圆角rsc，偏心圆弧rbcjs9。

(4)钳加工：去除铣加工毛刺。

(5)推削加工：在立式液压机床加工，见图3，用推刀的引刀部分对准工件的偏心槽，加压推削偏心槽的根部圆角rs1、rs2，圆角rs1与槽侧面允许接刀，接刀痕迹不大于0.2mm。

(6)钳加工：去除推削加工毛刺。

(7)化学热处理：表面渗碳(不淬火)，渗碳层深度1.4mm～1.8mm。

(8)热处理：完全退火。

(9)车加工：在卧式数控车床加工，见图1：

a)用三爪卡盘的软爪反夹紧内孔，并靠紧端面。车一端面，端面车出，保证另一端面有加工余量即可，车外圆，外圆尺寸车为φdoh7+(0.3mm～0.4mm)；

b)用三爪卡盘的软爪夹紧已车外圆，并靠紧已车端面。车端面，端面尺寸车为ltjs7+(0.5mm～0.7mm)，车内圆，内孔尺寸φdi车至要求。

(10)钳加工：去除车加工毛刺。

(11)热处理：淬火+回火，偏心圆弧面的硬度60～65hrc，其余部分30～45hrc。

(12)喷砂：对零件表面喷砂，去除氧化层，并有助于残余奥氏体转变为马氏体。

(13)磨加工：在平面磨床加工，见图1:

a)工作台吸一端面，磨一端面，端面磨出，并保证另一端面有加工余量；

b)工作台吸已磨端面，磨另一端面，保证厚度尺寸ltjs7。

(14)磨加工：在外圆磨床加工，见图1，用一端面及偏心圆弧定位(支承端面需要留出退刀距离)，磨外圆尺寸φdoh7至要求。

(15)磨加工：在立式数控磨床加工，见图1，用一端面、外圆及偏心槽的一侧面定位(支承端面在偏心圆弧rbjs6范围内留出退刀距离)，磨偏心圆弧rbjs6。

(16)钳加工：去除毛刺。

(17)探伤：磁力探伤，主要检查偏心圆弧面有无磨削裂纹、其它面有无淬火裂纹及其它裂纹。

所述步骤(1)的备料要需方签字确认。

所述步骤(2)车加工：工序尺寸＝相应的最终尺寸+(或－)2×[渗碳层厚度+(2.5mm～3.2mm)]。当外圆、两端面不渗碳时：相应的最终尺寸+2×[渗碳层厚度+(2.5mm～3.2mm)]；当内孔不渗碳时：相应的最终尺寸－2×[渗碳层厚度+(2.5mm～3.2mm)]。

所述步骤(3)铣加工：槽宽尺寸lw1、lw2是最终尺寸。圆角rsc是按圆角rs1(见图1)和工艺性确定，但不能影响偏心圆弧的渗碳层深度。偏心圆弧rbcjs9＝偏心圆弧rbjs6－(余量0.3mm～0.6mm)，公差等级为js9。

所述步骤(7)用井式渗碳炉，渗碳温度920℃±10℃，渗碳介质：甲醇60～80滴/min、煤油120～140滴/min，渗碳时间约6.5h(具体时间做试样确定)，渗碳后放入地坑罐中冷却。

所述步骤(8)完全退火的加热温度870℃±10℃，保温时间根据装炉方式、装炉量和工件的有效厚度确定，炉中冷却到150℃出炉空冷。主要是为了细化晶粒、消除组织缺陷、消除残余应力、降低硬度，为后续加工和淬火作准备。

所述步骤(11)淬火加热温度820℃±10℃，保温时间根据装炉方式、装炉量和工件的有效厚度确定，油冷，油温20℃～60℃。回火加热温度160℃±10℃，保温时间根据装炉方式、装炉量和工件的有效厚度确定，空冷。

所述步骤(15)磨加工中磨削砂轮的大径根据偏心槽的根部圆角rs1确定，确保能磨出偏心圆弧即可。