自动变速器太阳轮总成高精度控制面轮廓度的装置及方法与流程

本发明涉及的是一种汽车制造领域的技术，具体是一种自动变速器太阳轮总成高精度控制面轮廓度的装置及方法。

背景技术：

在某at自动变速器核心零部件制造过程中，需要将轮毂与齿轮两个零件使用激光焊接设备焊接在一起，加工成为太阳轮总成零件，成品零件的轮毂花键测量面面轮廓度要求为0.25mm。总成零件加工面基准为齿轮大端面，直径为59.55mm，而轮毂花键平面直径为165.67mm，因为轮毂直径较大，花键平面的平行度会按直径比例放大，加上轮毂花键测量面工艺为冲压，剪切工艺，平面度在0.07mm～0.1mm，平面不平整，轮毂压配面和花键测量面的高度及平行度也不稳定，另外焊接后的硬车轴承面、外圈面和硬车另一面工序会因应力释放，产生变形，影响轮毂花键测量面高度。试制时，太阳轮总成成品零件轮毂花键测量面面轮廓度的合格率仅为70％。为了保证焊接后零件花键测量面的面轮廊度的精密度，在焊接前使用压机将轮毂与齿轮压配在一起时，相关尺寸必须严格控制，所以压配装置的设计要根据压机的工作原理和制造精度，以及零件的结构和压配时的变形情况，综合考虑，达到面轮廓度的精度要求。并且，如果直接控制面轮廓度，需要硬车轮毂花键测量面，为了避免热后硬车增加相关成本，本方法通过尺寸链的控制方法，达到成品面轮廓度的精度要求。

技术实现要素：

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种自动变速器太阳轮总成高精度控制面轮廓度的装置及方法，在激光焊接及硬车工序中以加工特殊结构零件的高精度面轮廓度为设计要求，能够减小轮毂变形，使总成零件的面轮廓度控制在精确范围内且避免了需要硬车轮廓度相关花键测量面带来的额外成本。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种自动变速器太阳轮总成高精度控制面轮廓度的装置，包括：设置于上夹具体中用于定位的外圈定位压头和用于压配的中间压头以及与上夹具体相对设置的轮毂支撑座和齿轮定位座，其中：待处理轮毂设置于外圈定位压头、中间压头和轮毂支撑座之间，待处理齿轮设置于齿轮定位座上且正对待处理轮毂，外圈定位压头和中间压头在完成定位后锁定两者间高度差并整体下压实现过盈配合。

所述的上夹具体和齿轮定位座之间通过活动设置的量杆和轮毂定心杆实现压配高度的控制以及同轴相对设置。

所述的上夹具体包括主滑台和副滑台，其中：外圈定位压头设置于主滑台上，与设置于副滑台上的中间压头之间相对滑动并通过刹车装置实现高度差锁定。

所述的轮毂支撑座外部设有轮毂预定心座，通过轮毂预定心座、轮毂支撑座和外圈定位压头对待处理轮毂精确定位。

所述的中间压头上设有若干端面凸台，端面凸台构成的内径小于齿轮端面直径。

所述的端面凸台优选为三个且均布于中间压头上。

所述的中间压头与压力传感器相连，该压力传感器将检测到的压力值输出至压机，使得在调整夹具时，当尚未达到下压位置且没有位移时一旦检测到压力增大则自动报警，或当中间压头的端面不平行于齿轮端面，中间压头最高点将同齿轮端面接触，下压时压力增大报警，报警高度将超过程序设定值，根据所接触位置，可以马上判断出哪里位置过高，并调整夹具，可以使平行度调整至0.01mm以内。

所述的端面凸台的端面设有容屑槽，使得在过盈压配结合面产生切边、拉丝时，防止细小拉丝停留在齿轮小端面与中间压头之间，影响压配高度。

所述端面凹槽直径在凸台内径和中间压头外径之间，压配时，中间压头直径大于凹槽的部分与待压配轮毂端面接触，起压配作用，而小于凹槽直径的凸台部分，当齿轮小端面有铁屑或齿轮高度异常等因素引起的压配高度误差时，通过所述传感器检测到端面凸台接触齿轮端面高度位置的异常，而触发压力报警，防止不良品产生。

所述的外圈定位压头设有三个定位凸台，该定位凸台应用三点定一平面的原理，通过减小与轮毂定位部分的接触面积，从而减小因为定位面不平整带来的定位误差，避免受轮毂冲压工艺后花键测量面不平整的影响。

所述的齿轮定位座的定位端面上设有沉槽，齿轮定位座的定位圆柱面上设有凹槽，从而减小齿轮定位端面和定心孔径，因形位加工误差以及微粒、铁屑等因素，影响定位面定位，从而影响压配高度。

本发明涉及一种基于上述装置的自动变速器太阳轮总成高精度控制面轮廓度的装置及方法，在压配齿轮时，通过外圈定位压头定位以及中间压头压配，压配时通过调整两者高度差并锁定后整体下压，并在压配齿轮时设置轮毂中间压配面与齿轮小端面即与加工基准面a相对的齿轮上端面的高度差和平行度，然后在激光焊接工序设置轮毂外圈面轮廓度相关花键平面到加工基准面a的高度和平行度，最后在硬车轴承面即面轮廓度测量基准面c时，设置加工基准面a到面轮廓度测量基准面c的高度和平行度，在保证影响变速器功能的pqc关键尺寸的同时，间接控制面轮廓度相关平面的高度，避免热后硬车花键测量面直接控制面轮廓度，而产生的成本费用。并根据硬车变形影响面轮廓度高度，这一特殊情况在尺寸链中设置高度变形的变量，在激光焊接工序和硬车工序中检测并补偿，能够更好得控制面轮廓度。

所述的设置轮毂中间压配面与齿轮小端面的高度差和平行度具体是指：高度差设置为-0.05mm～+0.05mm，平行度设置为0～0.02mm。

所述的设置轮毂外圈面轮廓度相关花键平面到加工基准面a的高度和平行度具体是指：高度设置为26.07mm～26.27mm，平行度设置为0～0.1mm。

所述的加工基准面a到面轮廓度测量基准面c的高度和平行度具体是指：高度设置为25.82mm～25.88mm，平行度设置为0～0.04mm。

所述的硬车变形量具体是指：变形量为-0.03mm～+0.03mm。

附图说明

图1为太阳轮总成零件面轮廓度结构示意图；

图2为图1的尺寸链示意图；

图3为实施例太阳轮总成中轮毂压配面、硬车轴承面(同时为测量基准面c)和外圈花键测量面示意图；

图4为实施例压配工装示意图；

图5为实施例中间压头示意图；

图6为实施例外圈定位压头示意图；

图7为实施例齿轮定位座示意图；

图8和图9为实施例硬车工序示意图；

图中：l0表示面轮廓度理论值0.32mm，l1表示硬车轴承面高度pqc尺寸25.85mm，l234表示激光焊接后外圈花键测量面到加工基准面a的高度26.17mm，l5表示激光焊接以及硬车加工中高度的总变形量，a表示加工基准面，c表示硬车加工的轴承面，同时为轮廓度测量基准面c，d表示0.25面轮廓度的测量面即轮毂外圈花键面；压轮毂压配面1、轮毂c基准硬车轴承面2、轮毂花键面3、中间压头4、外圈定位压头5、齿轮定位座6、量杆7、上夹具体8、用于固定上夹具体的圆柱头螺钉9、圆柱滑套10、用于固定外圈定位压头的镙钉11、弹簧12、轮毂支撑座13、轮毂预定心座14、轮毂定心杆15、轮毂16、齿轮17、容屑槽18、端面凸台19、定位凸台20、定位圆柱面凹槽21、定位端面沉槽22、定心孔23、第一外圈硬车处理面24、第二外圈硬车处理面25、轮毂定心孔26。

具体实施方式

如图1所示，为本实施例太阳轮总成零件面轮廓度结构，其花键测量面和测量基准面c要求面轮廓度公差为0.25mm，理论尺寸为0.32mm，并且如图1中25.85mm是影响变速器功能的pqc关键尺寸，公差为±0.03mm。

如图2所示，为本实施例使用尺寸链的控制方法：首先控制l234尺寸，并根据多次实验数据，确定轮毂的高度变形量l5，结合实际测量数据的变化趋势，控制l1尺寸，达到控制高度l0的要求，从而实现达到面轮廓度的高精度控制，这一方法避免了热后硬车花键测量面直接控制面轮廓度，而产生的成本费用。激光焊接工序控制l234尺寸26.17mm。

如图3所示，所述的压轮毂压配面1、轮毂轴承面(需焊接后硬车)即测量c基准面2、轮毂花键测量面3。

如图6所示，所述的外圈定位压头5采用花键测量面实现定位，该外圈定位压头5设有三个定位凸台20，采用三点定一平面的原理，避免受轮毂冲压工艺后花键测量面不平整的影响。所述的外圈定位压头5设置于主滑台(图中未示出)上，与设置于副滑台(图中未示出)上的中间压头4可以相对滑动，并通过刹车装置，可锁定高度差。

如图4所示，所述的轮毂支撑座13用于支撑待压配轮毂16。并通过轮毂预定心座14实现轮毂16粗定位。齿轮17放置于齿轮定位座6上，定心座定位圆柱面与齿轮17的内孔可实现精确定心。

如图4所示，下压过程中，所述的轮毂定心杆15下降，前面定位部分穿过齿轮定位座6定心孔23，继续下降，中间定位部分穿过轮毂的定心孔26，实现轮毂16与齿轮17定心。轮毂定心杆15端面与齿轮端面接触，轮毂定心杆15停止下降。

如图4和图5所示，所述的中间压头4设置于上夹具体8，与轮毂定心杆15通过圆柱滑套10可作上下相对运动，轮毂定心杆15端面还没有与齿轮端面接触时，一起下降，下降过程中，中间压头4将先与轮毂压配面1接触，并与外圈定位压头5通过副滑台实现相对移动，至外圈定位压头5与轮毂花键面3接触时，开始一起下降。当轮毂定心杆15端面与齿轮端面接触时，轮毂定心杆15停止下降，弹簧12压缩。中间压头4与外圈定位压头5将锁定相对移动，一起下压轮毂16，将完成定心的轮毂16，继续下压至齿轮端面，准备把轮毂16压入齿轮端面。

所图4所示，装置下降过程中，外圈定位压头5同时下降，三个定位凸台20与轮毂花键面3接触时，可校正轮毂16的平行度，使轮毂16花键面3平行于加工基准面a，并且带动轮毂16一起下降。量杆7设置于主滑台，与外圈定位压头5一起下降，可测量外圈定位压头5下降高度，当外圈定位压头5接触轮毂花键测量面3后，通过量杆7可测出外圈定位压头5下降高度，达到程序设定值后，通过程序启动刹车装置将锁定外圈定位压头5和中间压头4的相对位置，最后整体下压，通过量杆7控制下压高度，把轮毂16压入齿轮端面至工艺要求高度如图4。

如图5所示，所述的中间压头4设有三个端面凸台19，可快速调整压头端面与齿轮17的平行度。因为端面凸台19直径设计为小于齿轮端面直径，中间压头4下压过程中，如果中间压头4不平行于齿轮端面，三个端面凸台19中的最高点将碰到齿轮端面，压力将超出预设值，设备报警，但高度末达到设定值，这时，观察哪个位置接触，可以快速了解哪个位置倾斜，重新调整，使下压位置达到程序预设位置，平行度可以调整到0.01mm以内。并且，在加工时，如果因为齿轮17高度误差，或端面有铁屑等因素引起的压配高度末达程序设定值，可通过端面凸台19接触齿轮端面产生的压力报警，防止不良品产生。

如图5所示，所述的三个端面凸台19端面中设有容屑槽18，因为轮毂16与齿轮17是过盈配合压配，结合面会产生不明显的细小铁屑，即所谓拉丝现象，设计0.2mm宽度的容屑槽，可有效防止过盈压配产生的拉丝，停留在齿轮小端面与中间压头4之间，影响压配高度。并且采用专用检具测量齿轮17经过车加工的小端面和轮毂16经车加的压配端面1的高度差，来控制轮毂16压入深度，避免因测量冲压工艺形成的、平面度较差的轮毂花键测量面3，得到变动量较大的测量结果，给压配工序调整高度带来的影响。采用所述的中间压头4后，连续测量30件焊接后太阳轮总成l234高度尺寸26.17mm和平行度尺寸，平行度最小为0.04mm，最大为0.07mm，高度最大为26.215mm，最小值为26.11mm，尺寸稳定。并且小批量加工100件零件，面轮廓度合格率为100％，较之前合格率94％左右，有明显提高。大批量生产统计，面轮廓度合格率在99.5％-100％，稳定性有显著的提高。

如图7所示，所述的齿轮定位座6设有定心孔23，用于定心。并设有定位端面沉槽22，及定位圆柱面凹槽，减小齿轮17定位面加工时产生的形位误差及微粒、铁屑等因素，影响定位面定位精度，从而影响压配高度。

如图8所示，激光焊接后在硬车轴承面工序，控制25.85±0.03测量基准面c高度的同时，通过专用检具测量面轮廓度值l0，因后序硬车另一面也会产生高度变化，面轮廓值包含硬车预变形量，可随时监控硬车变形量是否正常，并根据变形量趋势，微调测量基准面c与加工定位面的高度，补偿l5的变形量，一步提高面轮廓度精度。

本装置的外圈定位压头5与中间压头4高度差，可根据轮毂压配面与外圈花键测量面实际高度差，压配时自动调整，然后整体下压；以及外圈定位压头5设计为三个凸台的定位，避免花键平面不平整的影响。以上两点可以消除因为轮毂16制造误差，给太阳轮总成面轮廓度控制带来的影响，使夹具的压配定位和受力更合理。能够减小轮毂16焊接后变形，使焊接后太阳轮总成高度公差从0.4mm，提高到0.2mm，平行度公差从0.2mm，提高到0.1mm。中间压头4三个凸台和容屑槽的设计，使太阳轮总成面轮廓度控制更加稳定，合格率提升5％。本装置使某型9速自动变速器的核心零部件太阳轮总成，面轮廓度合格率达到99.5％-100％。

上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。