軸類齒輪插齒加工夾具設計及應用

2016-06-21 05:50:29撰文向光祥

中國機械 2016年6期

撰文/向光祥

■443003 宜昌長機科技有限責任公司湖北宜昌

軸類齒輪插齒加工夾具設計及應用

撰文/向光祥

■443003 宜昌長機科技有限責任公司湖北宜昌

摘要：根據(jù)軸類齒輪要求，設計軸類齒輪插齒加工夾具，夾具采用六點定位，確保加工精度，刀具徑向進給展成加工。該夾具結構簡單，使用方便。關鍵詞：軸類齒輪；插齒；夾具；加工精度

汽車變速箱中有大量的軸類齒輪零件，由于零件結構限制，齒部通常采用插齒進行加工，該道工序也成為軸類齒輪加工的重點。一般插齒前先完成外圓、端面加工和兩端中心孔加工。考慮到前序加工精度和本序加工的效率，設計了軸類齒輪插齒加工夾具，夾具采用零件中心孔定位，外圓輔助夾緊，刀具徑向進給，利用展成法對軸類齒輪進行加工。

零件工藝分析

圖1為某汽車零件一軸齒輪，零件規(guī)格在機床加工范圍之內，材料為20CrMoTi，硬度HB165～190，加工外齒。插齒前序如圖1一軸齒輪加工工序圖所示，全部半精加工到圖示要求。插齒加工時要求：工件以兩端中心孔及45右端面定位，Φ70.40+0.05外圓夾緊帶動零件旋轉，齒輪加工成形后，相對于φ70.4+0.022外圓徑向跳

0 動Fr≤0.05mm。

圖1　一軸齒輪加工工序圖

夾具設計

圖2為一軸齒輪加工夾具示意圖，夾具組成：上頂尖1、零件2、支承板3、底座4、下頂尖5、彈簧6、單動油缸7、活動環(huán)8、導向板9、鋼球10、彈簧11；其中下頂尖5、彈簧6安裝在插齒機床工作臺旋轉主軸內孔中。根據(jù)夾具設計六點定位原理，首先選取合理的定位基準和定位元件，在一軸齒輪加工工序圖（圖1）中，要求以兩端中心孔及45右端面作為定位基準；在實際夾具設計中，遵循設計基準與加工基準重合原則，采用上頂尖1、下頂尖5和支承板3作為定位元件限制五點方向自由度，采用單動油缸7、導向板9夾緊零件2并帶動零件2旋轉，實現(xiàn)零件2六點定位。

底座4通過螺釘與插齒機工作臺連接，活動環(huán)8安裝在底座4與支承板3之間并留有0.1mm間隙，活動環(huán)8內孔與底座4軸肩留有0.5mm間隙，活動環(huán)8便可以徑向移動；導向板9安裝在活動環(huán)8上并與底座4上的凹槽有間隙配合，可使導向板9帶動活動環(huán)8沿凹槽方向作徑向移動。

圖2　一軸齒輪加工夾具示意圖

零件2放入支承板3孔中，直至零件2中心孔與下頂尖5接觸，上頂尖1向下移動壓緊零件2，直至零件2端面與支承板3接觸，同時下頂尖5壓縮彈簧6，使下頂尖5始終與零件2中心孔接觸；單動油缸7供油，油缸接觸工件后帶動活動環(huán)8，活動環(huán)8與導向板9連接一體，導向板9徑向移動靠近零件2，直至導向板9與單動油缸7同時接觸零件2并夾緊零件2為止；單動油缸7停止供油，兩個鋼球10在彈簧11的用下帶動活動環(huán)8反向移動并松開零件2，零件2取出。

底座4是整個夾具的支承載體，該零件要求強度高，不變形，采用40Cr鋼鍛件，其上部分與其它零件配合接觸部位盡量小或留有間隙，可減少加工面，提高配合接觸精度；其下部分與插齒機工作臺主軸端面接觸部位應保證其接觸面，提高接觸精度，加工時可用相互對研接觸面的方法來實現(xiàn)。

夾具特點分析

本夾具的特點在于充分利用六點定位原理，避免零件2在夾具中的過定位；同時活動環(huán)8可以帶動導向板9徑向移動，按照零件2外圓的實際狀況調整夾緊位置，有效的減少了零件2外形誤差對夾具定位精度的影響，降低了零件2上道工序加工的要求，從而降低用戶成本。

單動油缸7利用了油缸夾緊、碟形彈簧松開的工作原理；當油缸供油時，活塞伸出夾緊工件，當油缸停止供油時，活塞在碟形彈簧作用下回退松開工件。為確保單動油缸7徑向夾緊工件時不影響工件兩端中心孔的定位，油缸供油壓力連續(xù)可調，方法：將杠桿百分表壓在工件徑向方向外圓上，壓表部位應盡量靠近工件夾緊部位，調整杠桿百分表，反復將單動油缸供油、停止供油，觀察杠桿百分表上指針的變化，調整供油壓力，直到杠桿百分表上指針無變化為止。