差速器是汽车的重要部件，其壳体的加工精度和加工质量直接影响差速器的装配精度和运动精度，进而影响其正常的工作。该零件上十字轴孔的尺寸公差及形位公差精度要求较高，采用传统的钻床、镗床加工,很难保证技术要求，且效率低。为解决这一难题,许多差速器壳生产厂家采用高精密数控回转工作台式钻镗专机进行加工，不仅保证了十字轴孔精度，而且提高了生产效率，实现了一次装夹完成粗精全部加工。专机能否加工出优质产品，夹具非常重要。经过对差速器壳十字轴孔工艺分析，结合钻镗专机的技术要求，设计了适用回转式钻镗专机的专用夹具。

差速器壳分为整体式和分体式两种。鉴于整体式内部球面加工困难，大多差速器采用了分体式结构，该结构由左右两个半壳组成，十字轴孔设置在合装体安装面上。不过，无论是整体式还是分体式差速器壳，为保证十字轴孔的尺寸精度和位置精度，都必须在整体或合装状态时加工十字轴孔。鉴于十字轴孔的尺寸和位置精度颇高，在大批量生产的情况下，一般都采用专用机床进行加工。一台专机如果仅能加工一种差速器壳,则加工成本高，因此一台专机要具有通过更换刀具和少量夹具零件兼顾多品种差速器壳加工的能力，且保证夹具定位夹紧可靠稳定。

被加工零件情况：

工件名称：差速器壳（合装体）。

工件状态铸件、合装件，材料：QT-8，硬度：HB—，余量：盲孔。

加工内容：钻、镗十字轴孔，直径:4x?28.,粗糙度为Ra1.6，加工工序图如图1所示。

图1加工工序图

加工节拍：秒/件。

加工工艺：每个孔第一序为钻孔加工，第二序为半精镗、精镗复合加工。加工示意图如图2所示。

图2加工示意图

加工设备：高精密数控回转工作台式钻镗专机。

差速器壳体十字轴孔加工工艺分析：

（1）传统加工方法：钻、扩、铰。采用通用钻床,配置专用旋转夹具,三台机床分别完成钻、扩、铰工序。缺陷是效率低,精度长期保持性差。

（2）加工中心加工：卧式加工中心配以专用夹具，通过刀库换刀、转台旋转,分别完成钻、扩、铰或钻、粗镗、精镗工序。缺陷:效率低,加工成本高。

（3）数控组合机床组成：专用钻削头、专用镗削头、数控回转工作台、专用夹具。采用数控回转工作台，配以专用夹具，安装在转台中心，完成钻、粗镗、精镗工序。加工效率高，精度保持性好。

鉴于以上基于以上情况，针对有一定批量，多个品种的差速器壳体，采用四面数控钻镗组合机床，工件固定在机床中间的数控转台夹具上，采用对钻、对镗工艺完成十字轴孔加工。

工作循环：安装工件-II、IV工位对钻（I、III工位不运动）-数控转台旋转90°-II、IV工位对钻、I、III工位对镗-数控转台再次旋转90°-I、III工位对镗（II、IV工位不运动）-卸工件，安装新工件。

这种工艺不仅能很好地保证十字轴孔的位置精度，而且能提高生产效率。

（4）加工方式：II、IV工位采用U钻，中心出水冷却，I、III工位采用复合半精镗、精镗刀。

（5）品种更换方式：更换工件定位盘，更换加工刀具，更换压紧压板。

（6）自动化程度:一次装夹，自动定位夹紧，自动依次加工,加工结束自动顶出工件，方便装卸。

（7）夹具设计充分考虑整体夹具刚性，防止U钻切削振动，保证加工精度；充分考虑装卸夹具、装卸工件与操作使用的方便性；充分考虑夹具结构的工艺性，既要保证加工精度稳定，又要方便维修、更换定位元件等易损零件。

夹具设计方案及结构：

通过以上分析,设计夹具方案如图3夹具结构示意图所示。

图3夹具结构示意图

高精密数控回转工作台式钻镗专机是用来专一加工差速器壳体十字轴孔的专用机床，夹具安装在数控转台中心，机床数控转台回转中心装配时必须保证与夹具工件中心重合,其同轴度不大于0.01mm，检测方法为制作一标准样件，回转转台，检测样件中心孔。四套动力头主轴回转轴线必须与样件四根检棒同轴，且转台旋转90°再检也同轴。如此保证加工工件四孔的位置度。夹具定位盘6通过一面两销与夹具体1安装连接，定位盘6可根据不同品种规格的差速器壳体分别设计，其与夹具体的定位方式相同，与差速器壳体的定位依据各自的定位止口直径及菱形销孔直径分别设计，一种差速器壳体对应一种定位盘。夹紧油缸4共四套,均匀分布四周，采用旋转压板油缸结构形式,压板可依据不同品种规格的差速器壳体分别设计，可更换。工件底部设卸工件油缸3，工件加工结束，卸工件油缸活塞杆带动托板顶出工件，使之脱离定位止口和菱形销，便于卸掉工件，又不伤害工件定位盘上的定位止口及菱形销。

夹具使用工作原理：

人工上工件（壳体在定位盘上正确安装）—四套夹紧油缸压板压紧工件—循环启动—依次按程序加工—加工结束—四套动力头快退至原位—循环结束—压板松开并旋转—卸工件油缸顶出工件—人工卸工件。

夹具主要零件设计：

夹具体设计

夹具体是夹具最重要的基础件，安装四套夹紧油缸、工件定位盘、卸工件油缸等零部件,还需要承受加工载荷，因此设计夹具体要考虑：夹具体的刚性、零部件的安装面、冷却液排放方式、液压管路走向、装配工艺性和加工工艺性等。夹具体设计方案如图4所示。材料HT，粗加工前后时效处理。夹具体与转台安装通过一面两销定位，工件定位盘于夹具体安装通过一面两销定位。

图4夹具体结构示意图

工件定位盘是保证工件安装精度的关键零件材料采用40Cr,锻件,氮化处理。根据加工差速器。壳体的定位尺寸设计不同的定位盘,以适应不同的差速器壳体,变化的尺寸为:工件定位直径、定位盘厚度、工件菱形销位置。定位盘与夹具体定位固定采用统一的一面两销定位和把合螺钉固定。标注相应的尺寸公差、形位公差、粗糙度等技术要求。定位盘结构示意图如图5所示。

图5定位盘结构示意图

夹具装配及调试要求：

（1）夹具零件清洗干净，按照装配图精细装配；

（2）利用标准样件检测检测夹具中心与转台回转中心同轴，检测样件十字孔检棒与回转台面平行，检测十字孔检棒在转台每旋转90°时重复定位精度，保证夹具准确装配到回转台上；

（3）夹紧油缸和卸工件油缸装好后进行压力试验，旋转压板旋转灵活，油缸、油管无渗漏油现象；

（4）切换不同定位盘，分别安装差速器壳体，检查工件与夹具有无干涉，及时处理。

在机床上安装好专用夹具，找正夹具与动力头的位置精度，选择各动力滑台进给速度、快进速度、快退速度，选择动力头转速,选择液压夹紧力，装配好U钻及复合镗刀，开始机床对工件的试加工，检查工件四孔的尺寸精度、形位公差及粗糙度，合格后连续加工10件，在三座标检测机上逐个检查，检测结果均符合工序图技术要求。

本专用夹具，满足了定位准确、安装方便、夹紧可靠、切换品种快捷的工艺要求,有效的保证了加工精度，实现了专用机床的加工柔性，是夹具设计的一次创新体验。该夹具经用户使用，效果良好。该夹具着重考虑不同品种快速切换的工艺方法，设计出了新颖的夹具结构，具有夹具设计的借鉴和推广意义。（来源：齿轮传动）

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