某型萬向頭工藝工裝設計

何亞蒂 朱朋立

摘 要：某型萬向頭由多個零件組合而成，各零件分別加工時存在弧面結合、尺寸精度、表面粗糙度加工難等問題，影響產品質量和生產效率。根據該產品特點、結合加工流程，設計出來一套適合該萬向頭零件組合加工工藝工裝，使其組合零件同時加工，一次加工完成各件，解決了該萬向頭加工難題，并提高生產效率。

關鍵詞：萬向頭;工藝工裝;車削;磨削

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.16.003

1 零件工藝分析

某型萬向頭核心結構由套筒、插片及球頭組合而成，由插片定位球頭，球頭可進行轉動，完成萬向連接節后再進行外部裝配，如圖1所示。該型萬向頭為運轉靈活無卡滯并且質量可靠不松脫，一方面要保證球頭和插片之間圓弧光滑過渡、另一方面要求插片和套筒之間結合緊密、過渡光滑，因此對各件加工形位公差、尺寸公差、表面粗糙度要求很高。

對該組合件各零件進行分析如下：

（1）球頭為該萬向連接節的關鍵零件，為球形結構，其上相關兩組90度交叉的相貫孔，球頭結構各形位公差達到0.02mm、各尺寸公差需達到IT6級精度，內孔表面粗糙度Ra0.8;

（2）插片是銜接球頭和套筒關鍵零件，該零件頂部圓弧與球頭過渡、側面圓弧嵌入套筒，其應保證各段圓弧與相關零件過渡光滑，并連接緊密不松脫。插片結構各形位公差達到0.02mm、各尺寸公差需達到IT6級精度，表面粗糙度Ra1.6;

（3）套筒結構是萬向頭的主體，其為環形結構，其上由安裝插片的插槽，兩處插槽位置要求0.02mm，套筒外形要求K6級公差，外形表面粗糙度Ra1.6。

通過以上零件分析，可以進行加工工藝難點分析：

（1）該產品重要的加工難點為插片零件的加工，插片薄片狀零件，其上多段圓弧需與相應零件相配合，表面粗糙度Ra1.6需要進行磨削加工，單獨加工該零件難度較大;

（2）球頭零件內孔加工精度、外圓加工精度加工難度大;

（3）套筒結構的加工難點在外圓的尺寸公差和表面粗糙度加工。

2 工藝工裝設計

2.1 設計思路

為了滿足該型萬向頭各零件的加工，保證形位公差及尺寸精度，保證表面粗糙度，提高產品質量和加工效率，考慮將各分別加工零件進行初步加工后，通過設計的工藝工裝進行連接，最后進行整體加工，完成各弧面加工和磨削加工，保證各尺寸精度符合設計要求。

2.2 工裝設計

對該型萬向頭進行工藝工裝設計，如圖2所示。設計完成的工裝主要由五個部分組成，芯軸、夾緊圈、卡圈、錐塊、壓環。將套筒、插片及球頭零件按圖2所示進行組合安裝，其中球頭零件應按圖所示方向完成安裝組合。

球頭既是零件又是工裝，球頭零件按圖2所示進行安裝，對插片端部弧面進行共同加工，保證插片端部球面與球頭球面的一致性。

錐塊及壓環作為最后磨削加工時使用的工裝。在前期車削外形加工時不進行安裝，由車工完成整個組件的外形弧面加工后，使用錐塊將組件壓緊，轉到磨削進行隔斷圓弧外圓的磨制。

在整套工裝的作用在完成該型萬向頭各件的精加工。

3 工藝流程

3.1 初步加工

（1）套筒：完成套筒零件內孔精加工，內孔要求達到尺寸公差精度、表面粗糙度Ra1.6;完成兩對稱插槽精加工，端頭45°讓位倒角加工完成;外形下端留余量，長度增加20mm工藝夾頭，為了防止插片縱向竄動，插槽底部增加2mm的定位臺;

（2）插片：完成插片主視圖外形，即完成插片主要外形尺寸，并完成插片上與球頭定位圓柱形臺，要求滿足該定位臺0.02mm對稱度、表面粗糙度Ra0.8;插片端頭球面及側面圓弧面加工成矩形待加工臺，長度方向增加18mm工藝夾頭;

（3）球頭：球頭初步加工時，先按對稱度0.02mm銑方，并磨表面粗糙度Ra0.8，完成兩處相貫孔的加工，最后再由孔定位完成球面半精加工。

3.2 工裝組合加工

（1）鉗：完成套筒、插片、球頭及工裝芯軸、夾緊圈、卡圈的裝配;

（2）精車：芯軸兩端的中心孔進行定位，完成球頭球面、插片端頭球面、插片側面弧面及套筒外圓的整體精車加工;

（3）磨：安裝錐塊、壓環，以芯軸兩端中心孔進行定位，完成插片端頭球面與側面弧面、套筒外圓、球頭球面的磨削加工，保證尺寸精度和表面粗糙度;

（4）車：去掉零件增加的工藝夾頭尺寸;

（5）鉗：對球頭零件進行復位安裝。

4 結論

通過以上工藝工裝設計，將萬向頭各零件進行初步加工后，組合各件，裝配工裝，一次裝夾完成后，完成球頭、插片、套筒零件的關鍵尺寸加工，保證萬向頭組件結構內各曲面結合的一致性，并使加工完成后直接完成裝配過程。該工裝的應用有效的解決了該型萬向頭加工難題，提高產品質量和生產效率。同時該工裝的成功應用，對同類產品起到借鑒作用，可用于指導其他同類產片的工裝設計。

參考文獻：

[1]張世昌.機械制造技術基礎[M].北京：高等教育出版社，2007.

[2]許寧靜.對機械類零件加工的工裝設計改進的研究[J].中國機械，2013（17）：45.

作者簡介：何亞蒂（1983-），女，陜西咸陽人，碩士，工程師，主要從事機械工藝設計方面的工作。