一種能夠實現快速定位的滾齒夾具設計

李敬杰

（中國重汽集團大同齒輪有限公司，山西 大同 037305）

引言

隨著市場競爭的日益激烈， “高精度、低成本、中小批量”生產方式已經成為當前機械加工行業的主導生產方式。為了適應這種市場需要，齒輪類需滾齒的零部件，在滾齒機上進行快速安裝定位且加工出高精度零部件的加工生產方式就成為一種必然趨勢。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中，采用鋼性圓柱心軸和滾齒套進行軸向定位，使產品在加工時受軸向公差影響較大，且原鋼性圓柱心軸與工件內孔的配合公差較大 （在0.02 mm～0.06 mm之間），與現在的生產方式需求不相適應。

本文設計了一種采用液壓驅動夾緊彈簧漲套而進行定位的夾具 （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行下端面定位，然后再由機床的液壓機構拉動拉桿，把彈簧漲套漲開進行最后的定位、夾緊，上頂尖下行進行上定位盤輔助定位，最后進行滾齒加工。

圖1 鋼性圓柱心軸齒套夾具

圖2 彈簧漲套夾具

1 任務需求

要求在同一臺滾齒機上加工多種產品，加工精度控制在徑向撬勁0.03 mm以內，加工輔助時間30 s以內；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，加工輔助時間需在1 min以上，無法滿足精度要求和加工節拍要求，因此要求設計新型夾具 （如圖2）。

2 夾具設計

2.1 機床上夾具本體的設計

機床上夾具本體采用液壓設計［1］，與彈簧漲套夾具中的拉桿采用螺紋進行連接。為了確保機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 彈簧漲套夾具的設計

彈簧漲套夾具與工件采用端面定位、內孔定心，使用液壓拉緊機構拉動拉桿使彈簧漲套漲開進行夾緊。

由于每種產品工件的定位面、內孔不可能完全一致，因此就要根據工件的內孔、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、外圓等來設計不同的彈簧漲套夾具。在設計上、下定位盤、彈簧漲套的位置、外圓時要充分考慮工件外圓、工件內孔的位置、刀具行程、機床行程、主軸轉速等情況，使工件在安裝后處于一個合理的加工狀態，以減少滾刀由于位置不合理造成滾齒質量不符合圖紙齒形齒向的要求等情況的發生［2］。

由于夾緊用的彈簧漲套要經常進行漲開、夾緊運動，處于高強度工作狀態，因此要選擇彈性好、強度高的鋼材，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事故 （如：工件夾不緊導致出現插亂齒、打刀、拉傷拉桿等現象）。

2.3 彈簧漲套夾具中彈簧漲套的制造

彈簧漲套部分要進行充分的熱處理，防止在使用中發生異常變形，由于彈簧漲套部分是保證零件加工精度的關鍵部件之一，所以加工彈簧漲套的公差要相當嚴格，公差在±0.005 mm以內，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系，因此需要制造出高精度的拉桿，公差在±0.005 mm以內，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系，因此要求制造定位底座和定位盤時，把平行度、平面度以及垂直度加工的較嚴格一些，以確保彈簧漲套夾具的正常工作。

3 工件毛坯的要求

工件毛坯在車序時就要考慮工件在彈簧漲套夾具上定位的需要，預先加工出定位端面及內孔等連接用的尺寸。特別是一定要滿足內孔尺寸的精度要求，因為彈簧漲套的漲開行程是有限的。如果：內孔超上差會導致工件出現夾不緊，以至于在滾齒時出現打刀、亂齒現象；內孔超下差會出現安裝不順暢或安裝不上以影響正常的加工節拍。工件定位面加工平行度要保證在0.02 mm以內，以確保因工件平行度超差影響滾齒的齒圈徑向跳動等。

4 工件的加工

首先將工件與彈簧漲套夾具進行夾緊連接，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出現打刀、亂齒等現象），然后開始加工，加工完成后再通過液壓機構松開后取下工件。

5 結語

使用本夾具后，在保證工件精度、生產線節拍的情況下，減少了工人勞動強度，提高了加工的穩定性，同時減少了人為因素對產品質量的影響。隨后開發的幾種齒輪類新產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，為企業產品的質量提升作了重大貢獻。

［1］ 朱耀祥，浦林祥.現代夾具設計手冊［M］.北京：機械工業出社，2009.

［2］ 李昂，王濟寧.齒輪加工工藝、質量檢測與通用標準規范全書［M］.北京：當代中國音像出版社，2003.