節(jié)圓組合卡具在熱后行星輪裝夾找正中的應用

高明霞 王浩偉

（北京三一增速機設(shè)備有限公司增速機工藝裝備研究院，北京 102208）

在企業(yè)生產(chǎn)中，加工制造一個零件，可以有幾種不同的方案，雖然這幾種方案都能滿足加工質(zhì)量的要求，但從經(jīng)濟性來分析，它們的生產(chǎn)成本并不相同。所以，在給定的生產(chǎn)條件下，要選擇最經(jīng)濟、最省時間的加工方案，這對工廠企業(yè)積累資金和加快國家工業(yè)化建設(shè)具有重要意義。

1 行星輪裝夾找正現(xiàn)狀分析

以前，筆者公司行星輪熱后車削找正方式是采用四爪夾持齒頂圓，找正節(jié)圓精度0.08 mm以內(nèi)。找正時需將節(jié)圓棒用手扶正壓緊于齒槽節(jié)圓處，使節(jié)圓棒和齒輪節(jié)圓相切，再打百分表測量節(jié)圓跳動;在四爪夾持部位的齒槽都要打百分表進行節(jié)圓跳動測量，然后根據(jù)4個部位的節(jié)圓跳動找出高點和低點。根據(jù)對角位卡爪處的節(jié)圓跳動量差值，利用四爪找正原理，手動逐個調(diào)節(jié)四爪的位置來夾持齒頂圓進行找正。由于行星輪工件重量很大（約350 kg左右），按照上述找正方法操作，耗費時間多，工人勞動強度大，效率低。用該種方法找正裝夾，一個工件需要1 h左右。其找正時間占節(jié)拍時間的1/4左右。表1中為連續(xù)跟蹤4個工件，利用四爪裝夾找正的數(shù)據(jù)。

表1 四爪找正行星輪節(jié)圓徑跳及耗時

由于四爪裝夾找正時間很長，導致機床停機時間長，本工序加工周期變長，超出了生產(chǎn)平衡節(jié)拍的允許時間。這樣造成了上序過來的工件不能完全消化加工，下工序需要的工件供應不上，出現(xiàn)了供應鏈的斷缺。

2 節(jié)圓組合卡具設(shè)計

手扶節(jié)圓棒找正耗費時間長，工人勞動強度大，效率低，該種找正方法有很大的弊端。能不能設(shè)計一種工裝來替代工人手扶節(jié)圓棒的找正過程，使節(jié)圓找正簡化省時省力。本著這個目的，經(jīng)過多次現(xiàn)場調(diào)研和查找相關(guān)技術(shù)資料，基于利用節(jié)圓棒找正的機理，我們設(shè)計了節(jié)圓卡具組合工裝。在汽車制造業(yè)中，節(jié)圓卡具工裝廣泛應用于汽車變速箱小模數(shù)小齒輪的加工，像筆者公司這樣直徑和重量很大的大模數(shù)齒輪工件，節(jié)圓卡具的應用尚屬少見。

節(jié)圓組合卡具工裝的卡具主要由支撐架、節(jié)圓棒和彈簧鋼絲組成。支撐架主要是用來保持節(jié)圓棒處于齒槽一定的位置并和齒輪節(jié)圓相切，起支撐和定位作用。節(jié)圓棒是該工裝中最重要的部件，找正時被壓緊固定于齒槽中以和齒輪節(jié)圓相切來實現(xiàn)找正。一根節(jié)圓棒被均等地分成若干段，中間部位用激光打孔以方便固定在支撐架上。彈簧鋼絲的作用是串聯(lián)和固定若干段的節(jié)圓棒，在卡爪松開時將節(jié)圓棒彈出齒槽，以實現(xiàn)便捷卸載工件操作。

基于三爪卡盤自定心原理，利用三爪卡盤裝夾找正，可大大提高裝夾速度，節(jié)約裝夾找正時間，因此節(jié)圓組合卡具工裝還包括一套三爪自定心卡盤。把支撐架沿圓周三等分用于卡盤夾持，并用激光打出矩形孔以便安放節(jié)圓棒;為了達到三爪夾持的穩(wěn)定性，兩排節(jié)圓棒為一組，一排節(jié)圓棒中包括若干段，并用具有良好彈性的彈簧鋼絲安裝于支撐架等分矩形孔處。

為了進一步提高夾持的穩(wěn)定可靠，筆者設(shè)計了加高和加寬卡爪。三爪自定心卡盤和加寬加高卡爪主要實現(xiàn)外部夾緊，卡具主要保證節(jié)圓棒和齒輪節(jié)圓相切，兩者組合實現(xiàn)了節(jié)圓自定心找正。

3 節(jié)圓卡具試用驗證

由于原先行星輪熱后車削加工使用的是四爪卡盤和工作臺相連，考慮到三爪卡盤和工作臺的連接方式，我們采用了用四爪卡持三爪，三爪再夾持節(jié)圓卡具，從而夾持行星輪的裝夾方式。

首件加工使用該節(jié)圓卡具工裝時，需要自車四爪卡盤上的等高塊，保證等高塊的端面跳動在0.01 mm以內(nèi)。然后，將三爪卡盤放置于等高塊上，用四爪夾持三爪卡盤。根據(jù)四爪找正機理，保證三爪卡盤的外圓跳動在0.02 mm以內(nèi)。三爪卡盤找正后，在其上固定加長爪。再對卡爪的夾持圓弧和支撐底面自車，保證爪子圓弧和底面跳動都在0.02 mm以內(nèi)。

卡爪部分安裝完畢后，下一步是在行星輪上安裝節(jié)圓卡具。安裝步驟如下:（1）雙手水平平穩(wěn)拿起節(jié)圓卡具至行星輪上方。（2）將節(jié)圓棒和行星輪齒槽對中，緩慢將節(jié)圓卡具套進行星輪上，并檢查節(jié)圓棒在齒槽的位置情況。（3）節(jié)圓卡具放置好后，用2個M8×80 mm的螺栓和螺母將支撐架鎖死。（4）用行車將帶節(jié)圓卡具的行星輪吊至三爪卡盤上方。（5）將行星輪節(jié)圓棒和三爪對準，保證一個卡爪能夾持至少一排節(jié)圓棒。（6）對準后，緩慢將行星輪放置于三爪卡盤端面上。（7）用三爪卡盤配套扳手擰動三爪，使三爪壓緊三組節(jié)圓棒來鎖死行星輪。

卡爪卡緊節(jié)圓卡具后，也就自動找正了節(jié)圓跳動。前期試用階段，筆者采取了在卡爪夾持部位，進行節(jié)圓棒跳動檢測，對節(jié)圓卡具的找正與否進行了驗證。

經(jīng)過近兩個月的加工驗證，在熱處理變形正常的范圍內(nèi)，節(jié)圓組合卡具裝夾找正行星輪后，其節(jié)圓徑向跳動都滿足加工要求。在節(jié)圓組合卡具工裝試用中，筆者進行了全程跟蹤。表2中為連續(xù)跟蹤4個工件，利用節(jié)圓卡具組合工裝裝夾找正的數(shù)據(jù)。

表2 節(jié)圓組合卡具工裝找正行星輪節(jié)圓徑跳及耗時

4 驗證結(jié)果分析

通過表1和表2中的數(shù)據(jù)對比可以看出，節(jié)圓組合卡具的找正精度高于四爪手扶節(jié)圓找正;而找正裝夾時間已由原先的1 h減少到15 min左右，找正裝夾時間明顯大大縮短，提高了裝夾找正效率，改善效果明顯。

裝夾找正時間由原來的60 min左右，降低到15 min左右，裝夾找正效率提升75%，這是直接的改善效果。

另外，由于縮短了找正裝夾時間，就等于減少了機床停機時間，間接地節(jié)約了機床折舊費和人工費;按照每年的產(chǎn)能計算，每年機床折舊費可節(jié)省3.7萬元，每年人工費可節(jié)約3.375萬元。

作為一種新的工藝方法，節(jié)圓組合卡具應用于大模數(shù)的行星輪熱后裝夾找正是可行的。