一種新型內孔精加工夾具

摘要：一種內圓磨床、車床通用夾具，主要用于圓柱齒輪類工件內孔磨削、車鏜精加工，區別傳統的夾具：具有精度高、裝夾快、通用性強的特點，特別適于大批量產品規模生產。

關鍵詞：新型夾具 夾具體 卡爪

許多機械傳動都離不開齒輪，如汽車、拖拉機，齒輪內孔根據裝配、傳動要求存在各種配合，也就是說齒輪零件的內孔需精密加工。對于單件或少量的零件我們可以不考慮生產效率，但一種成熟定型的機型，一般都會批量生產，如一種汽車變速箱或拖拉機底盤，都以萬臺數投產，因此齒輪零件都有較大批量。

在加工齒輪零件時磨內孔工序一般是最后一道工序，其工裝夾具不僅要求具有通用性，而且要精度高、定位準、裝夾快的特點。眾所周知，齒輪傳動是通過兩個齒輪公法線的嚙合產生的，公法線跳動是齒輪檢測的一個重要、必檢項目，所以在內孔加工時，我們的夾具要優先考慮以齒輪公法線為裝夾定位基準。但是齒輪的齒數有不確定性，不但有奇、偶數之差別，而且還有齒數為質數的齒輪，如11、17、23、37等，不能等分，我們在設計夾具時一般都會設計成三等份，或四等份，或五等份，當遇到不能等份齒數的齒輪時，我們就只能做成專用夾具，這樣夾具就不具有通用性，我們的制造成本就會增加，而且遇到大批量產品，需用多臺磨床加工時，就要幾套、甚至多套同樣的夾具，象我們企業是一個以齒輪加為主的工廠，專用工裝夾具所用貨架占用了倉庫的大部分空間，特別是當一種產品停產時，那些專用工裝夾具也只能同時停用，因為專用工裝夾具加工時都經熱處理過，很難回用，造成很大的浪費。

目前齒輪磨孔夾具主要有彈性膜片夾盤、碟形彈簧片式、電磁無心式，還有液壓、氣動夾具，這些夾具中彈性膜片夾盤和碟形彈簧片式加工制造比較復雜，需要一定加工能力及熱處理技術，并且其加工范圍有較嚴格的要求，也基本上是一種夾具對應一種產品。至于電磁無心式、液壓、氣動夾具都是組合式，涉及到電控電路、液壓站、空壓站就更加復雜了。

本人在長期的工作中，綜合各種夾具的優缺點設計了一套加工范圍大、制造簡單、互換性強、工件裝卸容易、生產效率高的齒輪磨孔夾具，本夾具還具有加工精度高，能滿足各種圓柱外齒輪、鏈輪內孔加工，精度可達0.002-0.01mm。

設計原理

任何工裝夾具都是針對一特定的工件的某一部位（即工序）在進行機械加工時除機床設備外在機床上使用的一種輔助設備，其目的用它來實現準確地確定工件與刀具（砂輪）相對位置，即工件定位及夾緊，以完成加工所需要的相對運動，特別是針對大批量產品在加工同一位置（即同一工序）時，能得到最接近的結果，以便實現零件的最大互換性。如加工下圖所示一個雙聯齒輪內孔，設計了如圖一所示的這種夾具的一個使用實例。其工作原理是將夾具體1與磨床主軸法蘭聯接在一起，夾具體上裝有一活動卡爪和兩個固定卡爪，夾具體結構如圖二所示，設計有聯接止口，用來與主軸法蘭定位，周圈有2-φ11孔和一30x11長槽，用來通過六角螺栓4聯接、固定、調節卡爪；卡爪3的結構如圖三所示，其圓弧面尺寸與工裝體工作面內孔尺寸一樣，在工作時其臺階端面和圓弧面都能與工裝體的相應工作面緊貼在一起，通過六角螺栓4將其與工裝體固定在一起，松開聯接活動卡爪的螺栓，活動卡爪可沿工裝體長槽左右滑移。工作狀態如圖四所示，不論怎樣移動活動卡爪（圖中B卡爪），三卡爪的工作面都在同一圓弧上（圖中φ109）。利用這一特性，在加工示例的雙聯齒輪時，只要設計三條同樣尺寸的圓柱棒，使之與齒輪的三個齒槽相切接觸，裝夾時用黃油粘住。圓柱棒5直徑的選擇遵循下列原則，如圖五所示，要求2L＞2R，一般選擇2L-2R=0.5-3mm即可。如圖一實例中φ109-φ108=1

mm。三圓柱棒要求盡量三等分放置，如34齒可按11+11+12=34，35齒按12+12+11=35，37齒按12+12+

13=37，38齒則按13+13+12=38，依次類比，一齒之差，能被3整除的數自然就不應說了，總之，所有數都能被3“等分”。

利用以上的“三等分”方法，將粘好圓柱棒的工件錯位放入圖四所示的工裝中，因有0.5-3mm的間隙，工件放入非常方便，然后按工件在主軸上的旋向相反方向將工件加以予緊，就可以加工了。

圖一實例中還有工件定位板6，是根據每種工件長度、內孔大小不同設計的，用來在裝夾工件時輔助定位，工作時與工裝體通過螺釘聯接在一起。

用這方法設計的工裝，同一工裝體可根據產品外徑尺寸大小配置幾套圖三所示的卡爪，卡爪尺寸H是可以改變的；也可以通過改變圖五中圓柱棒φd與齒輪相切線的位置，即改變圓柱棒的直徑φd的數值，就可以改變圖五中L的數值，來擴大工裝體的加工范圍。一個工裝體的加工范圍是比較大的，通過設計合理的卡爪和圓柱棒，就可以把這套工裝當成標準三爪卡盤一樣。用這個方法加工一批相同零件只需校正一次，加工出來的零件精度非常高，因為采用了齒輪公法線作為加工定位基準，而且裝拆非常輕松，裝拆時只要用一把象牙刷一樣的小工具對齒輪加以予緊和拆卸。

設計技術主體

①工裝體：一個可以與磨床主軸法蘭聯接在一起，結構如圖二所示，在工件安裝端外周壁設計有兩孔與一長槽，并成三等份分布；②卡爪：結構如圖三所示，三件一副，其圓弧尺寸總是與配套的工裝體內壁工作面尺寸相同，使用時其圓弧面及臺階面與工裝體相關工作面貼在一起，并緊固。

設計優點

是一種新型內圓加工用通用夾緊裝置，特別適用于圓柱外齒輪、鏈輪結構類工件磨削、車鏜內孔，具有加工精度高、定位準、裝夾快，操作簡便，維護方便；同時具有制造成本低，易于保存，通用性廣的優點。

技術特征

①能與內圓磨床直接聯接，也能與內圓磨床或車床通過卡盤聯接使用；②工裝體上安裝卡爪用的兩孔與一長槽是等份設置；③卡爪與工裝體需配套使用，每副卡爪與圓柱棒協調使用可對應不同的產品，即產品與卡爪不必固定對應。

參考文獻：

[1]《機床夾具設計》.國防工業出版社.1987年.林文煥，陳本通主編.

[2]《機床夾具設計》.中國鐵道出版社.1984年.邊文義，張運祥主編.

[3]《簡明機械工程師手冊》.云南科技出版社.1988年.李天無主編.