一種能夠?qū)崿F(xiàn)快速定位的滾齒夾具設(shè)計(jì)

李敬杰

（中國重汽集團(tuán)大同齒輪有限公司，山西 大同 037305）

引言

隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈， “高精度、低成本、中小批量”生產(chǎn)方式已經(jīng)成為當(dāng)前機(jī)械加工行業(yè)的主導(dǎo)生產(chǎn)方式。為了適應(yīng)這種市場(chǎng)需要，齒輪類需滾齒的零部件，在滾齒機(jī)上進(jìn)行快速安裝定位且加工出高精度零部件的加工生產(chǎn)方式就成為一種必然趨勢(shì)。但是由于齒輪類需滾齒的零部件以前滾齒夾具常采用 （如圖1）鋼性圓柱心軸、滾齒套、下端面定位盤、上端面定位盤和最后用液壓拉桿夾緊工件的夾緊方式進(jìn)行夾緊定位，這樣夾具比較笨重且加工效率低。

原夾具在加工零件生產(chǎn)中，采用鋼性圓柱心軸和滾齒套進(jìn)行軸向定位，使產(chǎn)品在加工時(shí)受軸向公差影響較大，且原鋼性圓柱心軸與工件內(nèi)孔的配合公差較大 （在0.02 mm～0.06 mm之間），與現(xiàn)在的生產(chǎn)方式需求不相適應(yīng)。

本文設(shè)計(jì)了一種采用液壓驅(qū)動(dòng)夾緊彈簧漲套而進(jìn)行定位的夾具 （如圖2）。此夾具包括：彈簧漲套、拉桿、定位底座、下定位盤、上定盤。先將工件安裝在彈簧漲套上，工件的定位端面與下定位盤進(jìn)行下端面定位，然后再由機(jī)床的液壓機(jī)構(gòu)拉動(dòng)拉桿，把彈簧漲套漲開進(jìn)行最后的定位、夾緊，上頂尖下行進(jìn)行上定位盤輔助定位，最后進(jìn)行滾齒加工。

圖1 鋼性圓柱心軸齒套夾具

圖2 彈簧漲套夾具

1 任務(wù)需求

要求在同一臺(tái)滾齒機(jī)上加工多種產(chǎn)品，加工精度控制在徑向撬勁0.03 mm以內(nèi)，加工輔助時(shí)間30 s以內(nèi)；而使用以往的夾具，加工精度只能控制在徑向撬勁0.05 mm以內(nèi)，加工輔助時(shí)間需在1 min以上，無法滿足精度要求和加工節(jié)拍要求，因此要求設(shè)計(jì)新型夾具 （如圖2）。

2 夾具設(shè)計(jì)

2.1 機(jī)床上夾具本體的設(shè)計(jì)

機(jī)床上夾具本體采用液壓設(shè)計(jì)［1］，與彈簧漲套夾具中的拉桿采用螺紋進(jìn)行連接。為了確保機(jī)床部分與彈簧漲套夾具部分中的拉桿連接可靠，特別增加了限位裝置進(jìn)行防松控制，保證液壓的行程是固定一致的，以保證拉緊力大小均勻，確保加工精度。

2.2 彈簧漲套夾具的設(shè)計(jì)

彈簧漲套夾具與工件采用端面定位、內(nèi)孔定心，使用液壓拉緊機(jī)構(gòu)拉動(dòng)拉桿使彈簧漲套漲開進(jìn)行夾緊。

由于每種產(chǎn)品工件的定位面、內(nèi)孔不可能完全一致，因此就要根據(jù)工件的內(nèi)孔、定位端面的尺寸更改夾具上、下定位盤以及彈簧漲套的位置、外圓等來設(shè)計(jì)不同的彈簧漲套夾具。在設(shè)計(jì)上、下定位盤、彈簧漲套的位置、外圓時(shí)要充分考慮工件外圓、工件內(nèi)孔的位置、刀具行程、機(jī)床行程、主軸轉(zhuǎn)速等情況，使工件在安裝后處于一個(gè)合理的加工狀態(tài)，以減少滾刀由于位置不合理造成滾齒質(zhì)量不符合圖紙齒形齒向的要求等情況的發(fā)生［2］。

由于夾緊用的彈簧漲套要經(jīng)常進(jìn)行漲開、夾緊運(yùn)動(dòng)，處于高強(qiáng)度工作狀態(tài)，因此要選擇彈性好、強(qiáng)度高的鋼材，如65 Mn。要定期檢查彈簧漲套是否完好，如有損壞要及時(shí)更換。如果使用了已損壞的彈簧漲套，由于無法正常夾緊容易出現(xiàn)事故 （如：工件夾不緊導(dǎo)致出現(xiàn)插亂齒、打刀、拉傷拉桿等現(xiàn)象）。

2.3 彈簧漲套夾具中彈簧漲套的制造

彈簧漲套部分要進(jìn)行充分的熱處理，防止在使用中發(fā)生異常變形，由于彈簧漲套部分是保證零件加工精度的關(guān)鍵部件之一，所以加工彈簧漲套的公差要相當(dāng)嚴(yán)格，公差在±0.005 mm以內(nèi)，以確保工件的加工精度。

2.4 彈簧漲套夾具中拉桿的制造

由于拉桿是彈簧漲套夾具中彈簧漲套夾緊、松開的控制部件，彈簧漲套的正常工作與否與拉桿有很大的關(guān)系，因此需要制造出高精度的拉桿，公差在±0.005 mm以內(nèi)，以確保拉桿和彈簧漲套的正常配合。

2.5 彈簧漲套夾具中定位底座、定位盤的制造

定位底座、上下定位盤部件是本夾具中的平面定位部分，工件安裝后平行度的保證與此兩部件有很大關(guān)系，因此要求制造定位底座和定位盤時(shí)，把平行度、平面度以及垂直度加工的較嚴(yán)格一些，以確保彈簧漲套夾具的正常工作。

3 工件毛坯的要求

工件毛坯在車序時(shí)就要考慮工件在彈簧漲套夾具上定位的需要，預(yù)先加工出定位端面及內(nèi)孔等連接用的尺寸。特別是一定要滿足內(nèi)孔尺寸的精度要求，因?yàn)閺椈蓾q套的漲開行程是有限的。如果：內(nèi)孔超上差會(huì)導(dǎo)致工件出現(xiàn)夾不緊，以至于在滾齒時(shí)出現(xiàn)打刀、亂齒現(xiàn)象；內(nèi)孔超下差會(huì)出現(xiàn)安裝不順暢或安裝不上以影響正常的加工節(jié)拍。工件定位面加工平行度要保證在0.02 mm以內(nèi)，以確保因工件平行度超差影響滾齒的齒圈徑向跳動(dòng)等。

4 工件的加工

首先將工件與彈簧漲套夾具進(jìn)行夾緊連接，加工前要特別注意檢查工件是否夾緊 （如果沒有夾緊就開始加工會(huì)出現(xiàn)打刀、亂齒等現(xiàn)象），然后開始加工，加工完成后再通過液壓機(jī)構(gòu)松開后取下工件。

5 結(jié)語

使用本夾具后，在保證工件精度、生產(chǎn)線節(jié)拍的情況下，減少了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了加工的穩(wěn)定性，同時(shí)減少了人為因素對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響。隨后開發(fā)的幾種齒輪類新產(chǎn)品滾齒也使用了同樣的夾具，能夠加工出精度要求較高的齒輪滾齒類零部件，為企業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量提升作了重大貢獻(xiàn)。

［1］ 朱耀祥，浦林祥.現(xiàn)代夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出社，2009.

［2］ 李昂，王濟(jì)寧.齒輪加工工藝、質(zhì)量檢測(cè)與通用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范全書［M］.北京：當(dāng)代中國音像出版社，2003.