實現快速換產的滾齒夾具

鐘天將

（中國重汽集團大同齒輪有限公司，山西 大同 037000）

引言

為了滿足現代加工制造業中同一生產線多品種、中小批量、混批多元化生產，縮短各產品之間換產時間，提高生產效率，設計通用夾具是非常必要的。例如中國重汽集團大同齒輪有限公司（全文簡稱大齒）輸入軸生產線品種多，按需按量生產，每天都要調整加工不同型號的輸入軸。因此實現快速換產，提升中小批量產品生產的效率是當前急需解決的問題，為了解決這一難題，根據輸入軸產品結構上的共同點以及調產中瓶頸工序為滾齒工序，通過統一零件加工基準、加工方式，對齒部滾齒加工設計了一種通用的滾齒夾具，該夾具結構簡單，換產時只需拆卸夾緊內孔的兩處夾緊機構即可，有效縮短了調整時間，提高了整條生產線的生產效率。

1 任務要求

如在同一條生產線同一臺滾齒機上加工圖1中內孔分別為Φ64.7＋0.10、67.7＋0.10、55.7＋0.10三種輸入軸大端齒部，以前依據不同的內孔尺寸，需配套三種不同的工裝夾具進行調整，換產時間至少需2h，現在設計一種新夾具，實現換產時間不超過半小時。

2 夾具體的設計

圖1 需要加工的產品外形圖

依據輸入軸結構及生產制造要求，設計思路以更換夾具中較少的定位夾緊部件，并以該部件方便拆卸為中心原則，實現快速換產。依據該思路，將支撐座與輸入軸內孔倒角接觸的頭部設計成一大倒角，以滿足輸入軸內孔不同尺寸倒角，通過滾齒機上頂尖與支撐座上的大倒角形成雙頂尖。如下頁圖2所示，該滾齒工裝將輸入軸小端中心孔與內孔孔口倒角作為定位基準，將輸入軸內孔作為夾緊基準，僅通過更換不同輸入軸對應的夾緊彈簧套就可實現快速換產的目的，具體設計思路及夾具結構圖如下頁圖2。

2.1 夾具設計原理

將輸入軸（工件）如下頁圖2所示安裝，機床啟動時液壓系統通過接桿向下拉拉桿，從而使彈簧套漲開夾緊工件；彈簧套與支撐座由銷子連接，拉桿和接桿由螺紋連接，所以換產時只需將拉桿擰下，更換彈簧套即可，方便快捷，省時省力，通過更換不同直徑尺寸的彈簧套可加工不同內孔尺寸的輸入軸，節約了工裝夾具的投入成本，縮短了換產時間，提高了生產效率。

2.2 夾具體底座的設計

圖2 夾具體的結構

1）根據機床連接尺寸設計夾具體底座連接尺寸，底座上、下兩表面平行度以及底座內表面垂直度，根據所加工工件齒部精度嚴格要求［1］。

2）底座的高度要使得所加工全部輸入軸齒部在加工機床要求的滾刀行程范圍之內。

2.3 支撐座的設計

1）根據底座連接尺寸設計支撐座底部與其的連接尺寸。

2）根據生產線所加工各輸入軸內孔工藝定位倒角最大及最小內徑尺寸，設計適合所有產品的支撐套。

2.4 彈簧套的設計

1）彈簧套是夾具體的核心部件，彈簧套材料要求彈性變形好，比如65Mn［2］，并且彈簧套槽內部要填充有彈性量的樹脂材料，防止異物進入彈簧套槽內導致定位不良。

2）彈簧套與支撐套采用間隙配合，配合量依據輸入軸內孔尺寸確定，確保在彈簧套由拉桿向下拉的時候不至于將工件拉歪，延長彈簧套壽命。

3 工件毛坯要求

首先工件小端中心孔及大端內孔的工藝倒角要求無毛刺、磕碰，表面粗糙度要求達到Ra1.6；其次工件大端內孔表面粗糙度要求也要達到Ra1.6。涉及到定位精度及夾緊力因素，彈簧套設計的漲量不大，因此要求輸入軸內孔尺寸公差要嚴格控制，否則會導致彈簧套無法夾緊工件。

4 結語

經現場生產線加工使用證明，該夾具能保證工件齒部各項精度要求、加工過程穩定性好，操作方便快捷，如有類似結構新產品只需重新設計制造新彈簧套即可實現加工。通過該工裝夾具的使用，該生產線實現了快速換產，縮短了生產時間，提高生產效率，節約了成本，為結構類似產品在后續的工裝夾具設計提出了有益的解決方案。

［1］ 陶濟賢，謝明才.機床夾具設計［M］.北京：機械工業出版社，1996.

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