一种薄壁双面端面齿环的工装及其加工工艺的制作方法

本发明属于双面齿环加工工艺，具体涉及一种薄壁双面端面齿环的工装及其加工工艺。

背景技术：

1、薄壁双面端面齿环整体为薄壁环形结构。上下端面均有齿，且齿形在x、y、z三个方向带有倾斜角度，对齿形的的加工精度和形位公差有要求。薄壁双面端面齿因其自身结构的特点，在加工过程中经过多道工序，累计了较大的加工应力，使齿环在完成加工后，会产生较大的形变。目前国内，这种薄壁双面端面齿环尚未有成熟的加工工艺。现有的薄壁双面端面齿环存在着：（1）上下端面均布满齿槽，加工时齿环装夹困难，易因装夹不当造成零件变形，也会对齿造成损伤。上下端面齿槽的相对形位公差要求高，二次装夹时难易保证形位公差精度要求。（2）齿环经过多道工序加工完成后，因残存加工应力大，产生的形变很大，极易产生废品，成品率低。（3）薄壁双面端面齿环属于整体中大型端面齿环，传统的磨齿、插齿、滚齿、铣齿的加工方法都无法满足，加工难度大，并且齿环齿形不规则，检验测量方法不合理，造成零件检测数据不准确。基于此，造成薄壁双面端面齿难加工且制造成本高，影响产品的顺利交付。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：如何解决薄壁双面端面齿环生产过程中加工成本高，难装夹，易变形的难题，为解决上述问题，提供一种薄壁双面端面齿环的工装及其加工工艺。

2、为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是以下述方式实现的：

3、一种薄壁双面端面齿环的工装，所述工装包括工装架，工装架上设置夹具，所述夹具包括压板以及与压板配合的内六角螺钉，压板一端螺纹连接支脚螺钉，压板上设置调节槽，内六角螺钉穿过调节槽内螺纹连接工装架。

4、所述夹具设置至少两个。

5、一种薄壁双面端面齿环的加工工艺，具体包括以下步骤：

6、步骤一、根据图纸要求，锻造环形毛坯作为待加工的工件，然后进行工件的调质处理；

7、步骤二、粗车阶段：使用卧式车床夹持工件外径，车工件一端面见光与加工内径，然后翻面，卧式车床夹持撑内径，车工件另一端面及外径；

8、步骤三、半精车阶段：将所述工装架设置在数控立式车床上进行固定，将步骤二中粗加工过的工件置于工装架端面上，然后将工件底面使用铜皮垫实，之后将所述夹具靠外径侧设置，靠工件外径侧压紧工件端面，车工件未压的上端面见光，然后将夹具靠内径侧设置，压紧工件已加工端面，车上端面与已加工上端面接平，该端面作为基准面；以基准面为基准二次装夹，将工件翻面放置于工装架端面上，将夹具靠外径侧设置，压在工件端面，然后加工内径与内环槽；之后将夹具靠内径侧设置，压在内环槽内，车工件的端面、外径与外环槽，车外径止口台阶；之后进行工件的低温回火，在完全冷却后再进行后续加工；

9、步骤四、精车阶段：工件止口台阶端面做底，放置在工装架端面上，使用百分表找正工件，使用强力胶在工件内外径处进行粘结，将夹具靠内径侧设置，压在内环槽内，从而将工件固定在工装架端面，等待强力胶完全凝固，之后加工工件端面，直至端面见光；然后工件翻面，以见光的端面为基准做底放置在工装架端面上，将夹具靠外径侧设置，压在外环槽内，从而将工件固定在工装架端面，将内径精车至图纸尺寸要求；之后将夹具靠内径侧设置，压在内环槽内，从而将工件固定在工装架端面，将外径精车至图纸尺寸要求；然后工件翻面，将夹具靠内径侧设置，压在内环槽内，从而将工件固定在工装架端面，精车端面，将工件厚度精车至图纸尺寸要求；

10、步骤五、双面端面齿加工阶段：将工装架设置在五轴加工中心中，同时找平工装架的端面，将工件放置在工装架上，使工件中心和五轴加工中心工作台的回转中心完全重合，工件的止口台阶端面朝上放置，将夹具靠内径侧设置，压在内环槽内，从而将工件固定在工装架端面，之后使用普通铣刀及专用仿形铣刀分粗精加工铣削端面齿形，使用普通铣刀直径由大到小逐步进行粗加工，最终使用仿形铣刀进行精加工，完成了第一面端面齿加工；然后按照图纸尺寸要求，进行工件的孔加工；之后工件翻面，按照第一面端面齿加工阶段的方法固定工件，同时在工件的孔内设置定位销钉，定位销钉用于实现工件二次装夹的准确定位，之后使用普通铣刀及专用仿形铣刀分粗精加工铣削端面齿形，使用普通铣刀直径由大到小逐步进行粗加工，最终使用仿形铣刀进行精加工，完成了第二面端面齿加工。

11、步骤一中所述环形毛坯上下端面均预留7 mm的加工余量，其内外径预留单边10mm的加工余量；调质处理工序中热处理参数：淬火温度860±10 ℃，油冷，回火温度490-520℃，水冷，使环形毛坯hrc32-37。

12、步骤二中加工所述内径时单边预留4 mm余量，车工件另一端面时单边预留1.5 mm厚度尺寸余量，加工外径时预留4 mm余量。

13、在步骤三二次装夹后，加工所述内径时单边预留2 mm余量，加工内环槽时单边预留2 mm余量，车工件端面时单边预留1 mm余量，车工件外径时单边预留2 mm余量，车外环槽时单边预留2 mm余量，车外径止口台阶时单边预留2 mm余量；低温回火时，需平放工件，低温回火的升温速率不大于100 ℃/h，温度达到350 ℃时，保温5小时，将工件取出，置于平台上。

14、在步骤四端面见光工序中，切削深度小于等于0.2 mm。

15、在步骤五第一面端面齿加工工序中，普通铣刀粗加工时单边预留0.5 mm余量，之后使用仿形铣刀进行精加工；

16、孔加工工序中，分多个钻头多次钻削，预留0.3 mm余量，之后使用铣刀精铣；

17、第二面端面齿加工工序中，普通铣刀粗加工时单边预留0.5 mm余量，之后使用仿形铣刀进行精加工。

18、步骤五中，所述孔设置至少两个，孔内设置螺纹，定位销钉螺纹连接工件。

19、相对于现有技术，本发明具有以下益处：本发明根本上解决了薄壁双面端面齿环在加工过程中变形、尺寸及形位精度超差难题，生产过程容易实现，产品合格率极高，降低了工件的制造成本，也提高了生产效率。

技术特征：

1.一种薄壁双面端面齿环的工装，其特征在于，所述工装包括工装架（5），工装架（5）上设置夹具（9），所述夹具（9）包括压板（1）以及与压板（1）配合的内六角螺钉（2），压板（1）一端螺纹连接支脚螺钉（4），压板（1）上设置调节槽（3），内六角螺钉（2）穿过调节槽（3）螺纹连接工装架（5）。

2.根据权利要求1所述的一种薄壁双面端面齿环的工装，其特征在于，所述夹具（9）设置至少两个。

3.一种薄壁双面端面齿环的加工工艺，其特征在于，具体包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种薄壁双面端面齿环的加工工艺，其特征在于，步骤一中所述环形毛坯上下端面均预留7 mm的加工余量，其内外径预留单边10 mm的加工余量；调质处理工序中热处理参数：淬火温度860±10 ℃，油冷，回火温度490-520 ℃，水冷，使环形毛坯hrc32-37。

5.根据权利要求3所述的一种薄壁双面端面齿环的加工工艺，其特征在于，步骤二中加工所述内径时单边预留4 mm余量，车工件（6）另一端面时单边预留1.5 mm厚度尺寸余量，加工外径时预留4 mm余量。

6.根据权利要求3所述的一种薄壁双面端面齿环的加工工艺，其特征在于，在步骤三、二次装夹后，加工所述内径时单边预留2 mm余量，加工内环槽（7）时单边预留2 mm余量，车工件（6）端面时单边预留1 mm余量，车工件（6）外径时单边预留2 mm余量，车外环槽（8）时单边预留2 mm余量，车外径止口台阶（10）时单边预留2 mm余量；低温回火时，需平放工件（6），低温回火的升温速率不大于100 ℃/h，温度达到350 ℃时，保温5小时，将工件（6）取出，置于平台上。

7.根据权利要求3所述的一种薄壁双面端面齿环的加工工艺，其特征在于，在步骤四端面见光工序中，切削深度小于等于0.2 mm。

8.根据权利要求3所述的一种薄壁双面端面齿环的加工工艺，其特征在于，在步骤五第一面端面齿加工工序中，普通铣刀粗加工时单边预留0.5 mm余量，之后使用仿形铣刀进行精加工；

9.根据权利要求3所述的一种薄壁双面端面齿环的加工工艺，其特征在于，步骤五中，所述孔设置至少两个，孔内设置螺纹，定位销钉螺纹连接工件（6）。

技术总结
本发明公开了一种薄壁双面端面齿环的工装及其加工工艺，很好的解决薄壁双面端面齿环生产过程中加工成本高，难装夹，易变形的难题，使薄壁双面端面齿环形位和尺寸公差均达到了技术要求，满足装配需求，保证产品交付。

技术研发人员：孟冬,张克,张建,刘禹,梁卫和,王廷军,李明达
受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七一三研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14