球頭芯軸倒角專機的設計

趙楊楊，劉鵬，汪通悅

(淮陰工學院機械工程學院，江蘇淮安 223003)

球頭芯軸倒角專機的設計

趙楊楊，劉鵬，汪通悅

(淮陰工學院機械工程學院，江蘇淮安 223003)

球頭芯軸倒角加工的生產率對零件成本有很大影響。根據零件特點，研制了一種倒角專機，并介紹了該專機的結構組成和工作原理。該專機采用內、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等問題，實現了球頭芯軸的高效加工。制造的樣機經企業試用，效果很好，可大幅提高生產率，且具有結構緊湊、制造容易、成本低廉、便于改造等優點。

球頭芯軸;倒角;專機;夾緊

在汽車懸架系統中，控制臂分別通過球鉸或襯套連接車輪和車身，以保持汽車的操縱穩定和行駛安全。因為汽車工業的快速發展，作為球鉸總成的主要零件，球頭芯軸或稱球銷、球頭的生產量很大，其加工生產率對產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，先將外圓面、圓錐面、球面等車削后，再進行倒角、加工前部的螺紋面等。這樣就難以用普通的卡盤裝夾而加工，即使設計出專用夾具，在普通車床上加工時，生產率也比較低，難以滿足批量生產的需求。該公司迫切需要設計一種加工球頭芯軸的專用倒角機床，以提高生產率而滿足客戶需求，并降低成本。

圖1 球頭芯軸工件圖

1 方案設計時解決的主要問題

通過分析，倒角專機的設計主要要解決兩大緊密相關的問題:(1)工件的裝夾和拆卸，要設計一套能夠實現球面夾緊的機構并且要有足夠的空間供工件球面部分的送進和取出;(2)工件的旋轉問題，傳動系統要通過一定的機構實現工件旋轉，才能實現倒角加工，而這顯然與問題一所采用的夾緊機構有很大關聯。參考車床、磨床等傳動方案，通過對花盤夾緊與旋轉、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、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夾頭，內夾頭夾緊工件圓柱部分，很好地解決了球頭芯軸夾緊與轉動的問題。

圖2 工件夾緊方案

2 專機的結構組成與工作原理

專機的結構組成見圖3。

圖3 球頭芯軸倒角專機

該機床在加工時，將內彈簧夾頭5套在工件6上，再同時放入外彈簧夾頭4中，夾頭4后部裝有球碗，可以抵住工件的球面頂部。然后向右撥動撥盤撥桿18，使其繞固定立柱19轉動，撥盤24向左移動使卡爪25卡住擋盤26，使主軸14向左移動，從而帶動外彈簧夾頭4緊縮。內彈簧夾頭5在外彈簧夾頭4的緊縮作用下鎖緊工件6。然后啟動電動機20，通過帶輪21和皮帶22傳動系統使套筒3旋轉，從而通過彈簧夾頭帶動工件6旋轉。

轉盤撥桿15可以左右撥動使軸向的轉盤14轉動，轉盤14通過拉桿帶動刀架在導軌上移動，調整刀具16至合適的加工位置便于加工。同理，再撥動徑向的轉盤撥桿使轉盤繞轉盤轉軸17轉動，可以調整刀具切入的距離，從而進行倒角加工。

該專機結構簡單、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，經濟性很好。制造的樣機經過企業試用，生產率提高了近兩倍，并且改變了原來的工藝路線，實現了專門化生產，便于組織生產。

3 結論

研制了一種球頭芯軸倒角專機，采用內、外雙彈簧夾頭夾緊方案，實現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運動。該專機通用性較好，稍加改進，就可以適用于不同直徑的球頭芯軸、圓柱芯軸加工，也可通過改進右部的刀架進給機構，進行車螺紋等加工。使用表明:該專機性能可靠，改進方便，結構簡單，成本低廉，可以大幅提高生產率。

【1】李伯奎，陳前亮，劉遠偉.小型零件的雙端面車削專機設計［J］.機床與液壓，2012，40(16):57－58.

【2】非標準機械設備設計手冊編寫組.非標準機械設備設計手冊［M］.北京:機械工業出版社，2000.

【3】卜炎.機械傳動裝置設計手冊［M］.北京:機械工業出版社，1998.

【4】李洪.實用機床設計手冊［M］.沈陽:遼寧科學技術出版社，1991.

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

【6】專用機床設計與制造編寫組.專用機床設計與制造［M］.哈爾濱:黑龍江人民出版社，1979.

【7】現代機械設備設計手冊編寫組.現代機械設備設計手冊［M］.北京:機械工業出版社，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

江蘇省創新型企業蘇北科技發展計劃項目 (BC2012436);江蘇省大學生創新實踐訓練計劃資助項目 (12001)

趙楊楊 (1990—)，男，研究方向為機械設計理論。E－mail:1144733560@qq.com。通信作者:汪通悅，E－mail:wangtongyue@hyit.edu.cn。