球頭芯軸倒角專(zhuān)機(jī)的設(shè)計(jì)

趙楊楊，劉鵬，汪通悅

(淮陰工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，江蘇淮安 223003)

球頭芯軸倒角專(zhuān)機(jī)的設(shè)計(jì)

趙楊楊，劉鵬，汪通悅

(淮陰工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，江蘇淮安 223003)

球頭芯軸倒角加工的生產(chǎn)率對(duì)零件成本有很大影響。根據(jù)零件特點(diǎn)，研制了一種倒角專(zhuān)機(jī)，并介紹了該專(zhuān)機(jī)的結(jié)構(gòu)組成和工作原理。該專(zhuān)機(jī)采用內(nèi)、外雙彈簧夾頭夾緊方案，解決了球面夾緊、裝卸空間與工件旋轉(zhuǎn)等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了球頭芯軸的高效加工。制造的樣機(jī)經(jīng)企業(yè)試用，效果很好，可大幅提高生產(chǎn)率，且具有結(jié)構(gòu)緊湊、制造容易、成本低廉、便于改造等優(yōu)點(diǎn)。

球頭芯軸;倒角;專(zhuān)機(jī);夾緊

在汽車(chē)懸架系統(tǒng)中，控制臂分別通過(guò)球鉸或襯套連接車(chē)輪和車(chē)身，以保持汽車(chē)的操縱穩(wěn)定和行駛安全。因?yàn)槠?chē)工業(yè)的快速發(fā)展，作為球鉸總成的主要零件，球頭芯軸或稱(chēng)球銷(xiāo)、球頭的生產(chǎn)量很大，其加工生產(chǎn)率對(duì)產(chǎn)品的成本有很大影響。圖1是某種球頭的零件圖，某公司在安排工藝路線時(shí)，先將外圓面、圓錐面、球面等車(chē)削后，再進(jìn)行倒角、加工前部的螺紋面等。這樣就難以用普通的卡盤(pán)裝夾而加工，即使設(shè)計(jì)出專(zhuān)用夾具，在普通車(chē)床上加工時(shí)，生產(chǎn)率也比較低，難以滿足批量生產(chǎn)的需求。該公司迫切需要設(shè)計(jì)一種加工球頭芯軸的專(zhuān)用倒角機(jī)床，以提高生產(chǎn)率而滿足客戶(hù)需求，并降低成本。

圖1 球頭芯軸工件圖

1 方案設(shè)計(jì)時(shí)解決的主要問(wèn)題

通過(guò)分析，倒角專(zhuān)機(jī)的設(shè)計(jì)主要要解決兩大緊密相關(guān)的問(wèn)題:(1)工件的裝夾和拆卸，要設(shè)計(jì)一套能夠?qū)崿F(xiàn)球面夾緊的機(jī)構(gòu)并且要有足夠的空間供工件球面部分的送進(jìn)和取出;(2)工件的旋轉(zhuǎn)問(wèn)題，傳動(dòng)系統(tǒng)要通過(guò)一定的機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)工件旋轉(zhuǎn)，才能實(shí)現(xiàn)倒角加工，而這顯然與問(wèn)題一所采用的夾緊機(jī)構(gòu)有很大關(guān)聯(lián)。參考車(chē)床、磨床等傳動(dòng)方案，通過(guò)對(duì)花盤(pán)夾緊與旋轉(zhuǎn)、彈簧夾頭夾緊等多種方案的比較，作者選擇了圖2所示的內(nèi)、外雙彈簧夾頭方案，外夾頭利用球碗部分抵住工件并夾緊內(nèi)夾頭，內(nèi)夾頭夾緊工件圓柱部分，很好地解決了球頭芯軸夾緊與轉(zhuǎn)動(dòng)的問(wèn)題。

圖2 工件夾緊方案

2 專(zhuān)機(jī)的結(jié)構(gòu)組成與工作原理

專(zhuān)機(jī)的結(jié)構(gòu)組成見(jiàn)圖3。

圖3 球頭芯軸倒角專(zhuān)機(jī)

該機(jī)床在加工時(shí)，將內(nèi)彈簧夾頭5套在工件6上，再同時(shí)放入外彈簧夾頭4中，夾頭4后部裝有球碗，可以抵住工件的球面頂部。然后向右撥動(dòng)撥盤(pán)撥桿18，使其繞固定立柱19轉(zhuǎn)動(dòng)，撥盤(pán)24向左移動(dòng)使卡爪25卡住擋盤(pán)26，使主軸14向左移動(dòng)，從而帶動(dòng)外彈簧夾頭4緊縮。內(nèi)彈簧夾頭5在外彈簧夾頭4的緊縮作用下鎖緊工件6。然后啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)20，通過(guò)帶輪21和皮帶22傳動(dòng)系統(tǒng)使套筒3旋轉(zhuǎn)，從而通過(guò)彈簧夾頭帶動(dòng)工件6旋轉(zhuǎn)。

轉(zhuǎn)盤(pán)撥桿15可以左右撥動(dòng)使軸向的轉(zhuǎn)盤(pán)14轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)盤(pán)14通過(guò)拉桿帶動(dòng)刀架在導(dǎo)軌上移動(dòng)，調(diào)整刀具16至合適的加工位置便于加工。同理，再撥動(dòng)徑向的轉(zhuǎn)盤(pán)撥桿使轉(zhuǎn)盤(pán)繞轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)軸17轉(zhuǎn)動(dòng)，可以調(diào)整刀具切入的距離，從而進(jìn)行倒角加工。

該專(zhuān)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，床身10采用普通鋼板焊接即可使用，其余零件也比較容易制造，經(jīng)濟(jì)性很好。制造的樣機(jī)經(jīng)過(guò)企業(yè)試用，生產(chǎn)率提高了近兩倍，并且改變了原來(lái)的工藝路線，實(shí)現(xiàn)了專(zhuān)門(mén)化生產(chǎn)，便于組織生產(chǎn)。

3 結(jié)論

研制了一種球頭芯軸倒角專(zhuān)機(jī)，采用內(nèi)、外雙彈簧夾頭夾緊方案，實(shí)現(xiàn)了球面部分的夾緊與工件的裝卸，也很方便地完成了倒角加工所需的工件旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。該專(zhuān)機(jī)通用性較好，稍加改進(jìn)，就可以適用于不同直徑的球頭芯軸、圓柱芯軸加工，也可通過(guò)改進(jìn)右部的刀架進(jìn)給機(jī)構(gòu)，進(jìn)行車(chē)螺紋等加工。使用表明:該專(zhuān)機(jī)性能可靠，改進(jìn)方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，可以大幅提高生產(chǎn)率。

【1】李伯奎，陳前亮，劉遠(yuǎn)偉.小型零件的雙端面車(chē)削專(zhuān)機(jī)設(shè)計(jì)［J］.機(jī)床與液壓，2012，40(16):57－58.

【2】非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫(xiě)組.非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

【3】卜炎.機(jī)械傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1998.

【4】李洪.實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.沈陽(yáng):遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1991.

【5】蔣翠翠，上官文斌，愈宏.汽車(chē)懸架控制臂［J］.現(xiàn)代零部件，2008(16):90－92.

【6】專(zhuān)用機(jī)床設(shè)計(jì)與制造編寫(xiě)組.專(zhuān)用機(jī)床設(shè)計(jì)與制造［M］.哈爾濱:黑龍江人民出版社，1979.

【7】現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫(xiě)組.現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

Design of Special Machine Tool for Bulb Mandrel Chamfering

ZHAO Yangyang，LIU Peng，WANG Tongyue
(Faculty of Mechanical Engineering，Huaiyin Institute of Technology，Huaian Jiangsu 223003，China)

The productivity of bulb mandrel chamfering influences the part cost greatly.According to the part feature，a special machine tool for bulb mandrel chamfering was developed.Its structure and operating principle were introduced.The problems of sphere clamping，space of loading and unloading，part rotation etc were solved by adopting the co-clamping scheme of internal and external collet chuck.The high-efficiency machining of the bulb mandrel is achieved.The trial results of the prototype show that the special machine tool can be used to increase the productivity greatly.The machine can be made and rebuilt easily at a little cost with a compact structure.

Bulb mandrel;Chamfer;Special machine tool;Clamp

TG502

B

1001－3881(2014)8－029－2

10.3969/j.issn.1001－3881.2014.08.010

2013－02－27

江蘇省創(chuàng)新型企業(yè)蘇北科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目 (BC2012436);江蘇省大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練計(jì)劃資助項(xiàng)目 (12001)

趙楊楊 (1990—)，男，研究方向?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)理論。E－mail:1144733560@qq.com。通信作者:汪通悅，E－mail:wangtongyue@hyit.edu.cn。