同步器齒套滑塊槽數(shù)銑加工脹套式夾具設(shè)計

賴人評 吳宜華

摘 要：使用液壓脹套式夾具在數(shù)控立銑設(shè)備上加工同步器齒套的六個滑塊槽，解決了由于零件設(shè)計基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合導(dǎo)致的產(chǎn)品質(zhì)量差以及由于手動裝夾方式導(dǎo)致裝夾輔助時間長的問題，滿足了齒套滑塊槽加工精度的更高要求，同時提高了生產(chǎn)效率，減少了操作員工的勞動強(qiáng)度。

關(guān)鍵詞：同步器齒套;滑塊槽;基準(zhǔn)長;槽寬;脹套;夾具

中圖分類號：U466? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? 文章編號：1671-7988（2019）04-148-03

前言

常用的慣性式同步器是利用同步齒環(huán)內(nèi)錐面與同步錐外錐面互相貼合后產(chǎn)生的摩擦力矩，使同步齒環(huán)和同步錐兩者之間轉(zhuǎn)速相同，再軸向撥動同步器齒套前后滑動，使齒套、同步齒環(huán)、同步錐三者接合，從而實現(xiàn)選換檔過程的機(jī)構(gòu)。

為了滿足駕駛員追求換檔手感好、換檔力輕、入檔精準(zhǔn)牢靠等方面的更高要求，對同步器制造精度的要求也就越來越高，其中同步器齒套滑塊槽的尺寸精度就是一個方面，因為它將直接影響換檔力、換檔行程和換檔手感。

我公司生產(chǎn)的某型號汽車同步器齒套，內(nèi)花鍵上有6個滑塊槽（見圖1），要求滑塊槽深0.98⁺₀^0.05、滑塊槽寬10.1±0.08、滑塊槽到基準(zhǔn)端面距離為6.75±0.10，以下分別簡稱為槽深、槽寬、基準(zhǔn)長。我們傳統(tǒng)的加工方法一般有兩種：其一是“定外圓壓端面”，即小間隙配合抱住零件外圓后再用壓板壓緊零件的端面;其二是“定內(nèi)孔壓端面”，即小間隙配合定住內(nèi)孔后再用壓板壓緊零件的端面。采用這兩種方法，夾具與零件的兩個定位面之間都是小間隙配合，所以定位精度低，產(chǎn)品質(zhì)量一致性差，根本無法滿足顧客圖紙要求;并且都要采用螺栓壓板結(jié)構(gòu)來壓緊零件端面，所以生產(chǎn)效率也較低。為了滿足顧客圖紙要求及提高生產(chǎn)效率，我們決定在數(shù)控立銑設(shè)備工作臺上加裝液壓缸，設(shè)計一種專用的液壓脹套式夾具。

1 夾具設(shè)計

1.1 設(shè)計構(gòu)想導(dǎo)入

（1）零件采用成型銑刀加工，銑刀上已制造出滑塊槽形狀（見圖2），所以在銑刀形狀尺寸即定的情況下，工藝關(guān)鍵點在于控制銑削的深度，以確保槽深尺寸0.98⁺₀^0.05;同時考慮銑削深度將會關(guān)聯(lián)到槽寬尺寸10.1±0.08，槽寬在此相當(dāng)于是自然形成的。假設(shè)刀具兩側(cè)坡角正好為22°中差，則通過三角函數(shù)關(guān)系可以確定它們的線性關(guān)系為：

槽深每增加0.01mm，槽寬則增加0.0495mm。

（2）零件圖紙槽深尺寸的基準(zhǔn)在齒套內(nèi)花鍵小徑上，所以按照“基準(zhǔn)重合”的原則，將工序基準(zhǔn)也考慮設(shè)在內(nèi)花鍵小徑上，并且檢測這些尺寸時都采用輪廓儀設(shè)備一次性檢出。

（3）為了同時確保6個滑塊槽的槽深、槽寬尺寸都符合圖紙要求，考慮采用脹套自定心的裝夾方式，讓夾具與零件的兩個定位面之間完全貼合，消除傳統(tǒng)夾具中存在的間隙。

（4）考慮到員工勞動強(qiáng)度、工作效率和脹緊力的一致性等因素，考慮在數(shù)控立銑設(shè)備工作臺上加裝一個立式小型液壓油缸，即通過液壓的方式脹緊。數(shù)控立銑Z軸位移精度能足夠確保基準(zhǔn)長6.75±0.10尺寸符合圖紙要求。

（5）因為銑刀切削加工時是在齒套型腔內(nèi)運(yùn)動的，所以需要將脹套挖空，留出足夠的刀具運(yùn)動空間。同時圓周均布開設(shè)6個銑削窗口，結(jié)合銑刀形狀大小，窗口設(shè)置應(yīng)呈“內(nèi)八”型。

（6）為了防止脹套在沒有裝夾產(chǎn)品狀態(tài)下空拉破裂，脹套與錐度心軸之間特別增設(shè)一個限位套，其長度尺寸經(jīng)過驗證，以空拉脹縮量≤φ0.3mm為宜。

同理，為了防止脹套與錐度心軸之間產(chǎn)生相當(dāng)周向旋轉(zhuǎn)，考慮在脹套與錐度心軸之間增設(shè)一個止動螺釘。

（7）考慮足夠脹緊力及方便裝夾，夾持零件后脹套的脹縮量設(shè)為φ0.10-φ0.15 mm為宜。

1.2 夾具動作原理

按下圖3，液壓油缸向下運(yùn)動，帶動錐度心軸也向下運(yùn)動，在錐度作用下，拉力得到分解，其中分解出的橫向力迫使脹套向外脹大，脹套作用外圓與零件內(nèi)花鍵定位小徑貼合，從而實現(xiàn)自定心夾緊零件。液壓油缸向上運(yùn)動時，即零件夾緊松開。

定位圓盤與零件端面貼合后，通過調(diào)整數(shù)控立銑Z軸高度即可確保基準(zhǔn)長尺寸。

零件上端面不能施加壓緊力，以避免產(chǎn)生過定位，但在脹套脹緊零件之前，操作者可以用手在零件端面上適當(dāng)施加一個預(yù)壓緊力，以使零件端面與定位圓盤作用面貼合充分。

2 夾具驗證

我們采用新、舊夾具各連續(xù)加工了50件零件，測算出工序能力CPK值和平均單件裝卸時間，對比數(shù)據(jù)如下：

根據(jù)對比數(shù)據(jù)及加工實踐，可以看出：

（1）采用液壓脹套式的新夾具后，產(chǎn)品質(zhì)量明顯提升，槽深、槽寬和基準(zhǔn)長三個關(guān)鍵項目的CPK值均大于1.66，完全可以滿足顧客零件圖紙要求。

（2）零件加工時的裝卸時間比原來減少了近三分之二，大幅提高了生產(chǎn)效率。

（3）采用液壓夾緊，操作員工勞動強(qiáng)度大幅減少。員工每次裝夾零件時只需手壓產(chǎn)品啟動開關(guān)，不再需要手工裝壓板鎖螺栓了。

3 結(jié)語

通過對數(shù)控立銑上傳統(tǒng)同步器齒套滑塊槽裝夾方式的改進(jìn)，齒套滑塊槽的加工精度、產(chǎn)品一致性、生產(chǎn)效率明顯提升，操作員工勞動強(qiáng)度大幅減少，充分達(dá)到預(yù)期效果。另外，新式夾具不僅是定位基準(zhǔn)和定位方式的改進(jìn)，也是對“機(jī)器代替人”的一個實踐。

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