內(nèi)齒輪插齒夾具設(shè)計(jì)

一往冇前

在機(jī)械加工行業(yè)中，通常采用的內(nèi)齒輪加工方法是使用壓板夾緊毛坯,，內(nèi)孔及端面找正,。要獲得更高精度的內(nèi)齒輪，需要對(duì)零件進(jìn)行多次找正,，確保零件內(nèi)孔的同軸度和端面的垂直度,，無形中增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和零件的加工周期。

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目前,，在企業(yè)中單件小批量?jī)?nèi)齒輪加工時(shí),，采用墊塊定位、壓板夾緊方式，同時(shí)使用百分表找正內(nèi)孔和端面,。此種裝夾與定位方法會(huì)產(chǎn)生定位誤差,，導(dǎo)致插齒后齒輪的分度圓對(duì)內(nèi)孔的同心度產(chǎn)生誤差，從而降低齒輪的徑向精度,。同時(shí),，由于零件裝夾時(shí)的間隙造成偏心，插齒時(shí)還會(huì)影響齒部的齒形,、齒向,、周累等衍生誤差，從而使插齒后整個(gè)齒輪精度偏低,。

企業(yè)只有大批量生產(chǎn)時(shí),，才會(huì)采用插齒夾具進(jìn)行加工，這是由于傳統(tǒng)的插齒夾具只適用于固定尺寸的零件,，裝夾復(fù)雜,。夾具所具備的優(yōu)點(diǎn)正是解決小批量生產(chǎn)時(shí)內(nèi)齒輪精度的關(guān)鍵。文章經(jīng)過分析,，設(shè)計(jì)了一種快速裝夾的內(nèi)齒輪插齒夾具,，并驗(yàn)證了該夾具的可行性。

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一,、內(nèi)齒輪插齒夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 夾具設(shè)計(jì)的目標(biāo)

該夾具設(shè)計(jì)的目標(biāo)是縮短加工周期,，盡可能減少操作者裝卸工件的輔助時(shí)間，降低勞動(dòng)強(qiáng)度[1],。充分利用該夾具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),，改變專用夾具的裝夾方式，實(shí)現(xiàn)快速定位和夾緊,。

1.2 夾具的設(shè)計(jì)思路及實(shí)現(xiàn)方法

常見圓柱齒輪工件的結(jié)構(gòu)分為內(nèi)齒輪,、外齒輪和雙聯(lián)齒輪等，在插齒加工時(shí),，需要預(yù)留插齒刀具的退刀距離,。為了防止刀具和夾具的干涉，需要定位面端面和齒根有 2～3mm的距離,。加工內(nèi)齒輪時(shí)需要以外圓定位,，夾緊零件上端面，壓板需要預(yù)留出齒根的距離,，壓板需要根據(jù)不同尺寸零件調(diào)整夾緊位置,，一般夾具是利用壓板的 U 型槽進(jìn)行移動(dòng)的，此類壓板需要支撐螺栓在后面支撐,，不同尺寸的零件還需要調(diào)整支撐螺栓的高度,，操作繁瑣，不利于批量生產(chǎn)。該夾具設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)壓板利用旋轉(zhuǎn)支架進(jìn)行位置調(diào)整,，可以根據(jù)零件齒根位置調(diào)整,。

定位方面，利用三爪卡盤的自定心功能特點(diǎn),，設(shè)計(jì)了夾具底座,，改進(jìn)卡爪的結(jié)構(gòu)，使其具有定位,、定心功能,，根據(jù)以上思路，將夾具體和機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺(tái)之間采用 T 型螺栓聯(lián)接,，一次對(duì)刀找正,，再利用自定心特點(diǎn)對(duì)工件進(jìn)行定位，壓板進(jìn)行夾緊,。除此之外,，還可以根據(jù)實(shí)際使用情況和工件尺寸調(diào)整定位卡爪范圍和正反爪定位，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍,。

1.3 結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)難點(diǎn)

該插齒夾具的設(shè)計(jì)有以下三個(gè)方面的難點(diǎn)：1）快換,。采用活動(dòng)壓板，實(shí)現(xiàn)快速換件,，縮短換件,、裝夾和找正的時(shí)間在 15min 以內(nèi)。2）定位,。夾具的定位裝置借鑒三爪卡盤的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),，滿足不同外徑范圍內(nèi)的齒輪工件的定位要求。3）通用,。夾具適用于不同型號(hào)插齒機(jī)床,，同時(shí)適用于不同尺寸下的零件加工。

1.4 夾具的工作原理

該內(nèi)齒輪插齒夾具由 12 個(gè)零件構(gòu)成,，其中包含夾具體,、螺釘、夾具體端蓋,、小錐齒輪,、大錐齒輪、定位卡爪,、彈簧、雙頭螺栓,、快換壓板等組件,，如圖 1 所示 [2]。夾具體 1 安裝在插齒機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上，安裝時(shí)需對(duì)三個(gè)定位卡爪的定位夾緊面進(jìn)行找正,，保證其跳動(dòng)值小于 0.005,，并通過 T 型螺栓連接將其固定在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上。被加工零件通過定位卡爪的自定心功能實(shí)現(xiàn)定位,，快換壓板對(duì)零件施加軸向方向的力,，實(shí)現(xiàn)其定位夾緊的功能。

零件加工時(shí),，首先旋轉(zhuǎn)小錐齒輪 4,，小錐齒輪 4 和大錐齒輪 5 配合傳動(dòng)，大錐齒輪端面齒和定位卡爪 6 配合實(shí)現(xiàn)三個(gè)定位卡爪同步移動(dòng),。由于零件在精車加工過程內(nèi)孔,、端面和外圓一次裝夾、一次加工,，保證零件內(nèi)外圓的同軸度和端面的垂直度,，所以內(nèi)外圓可以進(jìn)行基準(zhǔn)轉(zhuǎn)化，如圖 2 所示,，定位卡盤夾緊并定位零件外圓和端面,，可以保證齒輪對(duì)內(nèi)孔的同軸度和對(duì)端面的垂直度的精度要求。

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圖1 夾具裝配圖

1. 夾具體,；2.M18 螺釘,；3. 夾具體端蓋；4. 小錐齒輪,；

5. 大錐齒輪,；6. 定位卡爪；7.M8 螺釘,；8. 彈簧,；

9. 雙頭螺栓；10. 快換壓板,；11. 開口墊圈,；12. 螺母。

零件定位后需要進(jìn)行軸向方向夾緊,，通過定位卡爪上安裝的快換壓板 10 進(jìn)行軸向方向壓緊,，快換壓板 10 的安裝是通過雙頭螺栓與定位卡爪連接，這是為了防止雙頭螺栓的松動(dòng),，采用 M8 螺釘對(duì)雙頭螺栓進(jìn)行固定防松處理 [3],，如圖 3 所示。加工零件完成后,，通過旋轉(zhuǎn)螺母 12 松開快換壓板 10,，快換壓板10 向后旋轉(zhuǎn)釋放對(duì)零件的軸向力,，同時(shí)旋轉(zhuǎn)小錐齒輪 4，解除零件定位,，從而實(shí)現(xiàn)了零件的快速裝夾,。

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二、夾具的創(chuàng)新點(diǎn)

2.1 裝夾直徑范圍廣

該內(nèi)齒輪插齒夾具可以滿足 φ50-φ500 的所有零件加工需求,，夾具只需根據(jù)零件外圓尺寸進(jìn)行定位,，不需要重新設(shè)計(jì)夾具，可以節(jié)約成本 [3-4],。

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2.2 縮短加工準(zhǔn)備時(shí)間

新的插齒夾具具有自定心功能,，不需要長(zhǎng)時(shí)間找正準(zhǔn)備工作，由于小錐齒輪和大錐齒輪傳動(dòng),，帶動(dòng)定位卡爪同步移動(dòng),，因此可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的定位。

2.3 快速換夾

在零件加工完成后,，通過擰松螺母12,，快速旋轉(zhuǎn)快換壓板10，可以快速卸下零件,，重新裝上備加工件,，轉(zhuǎn)動(dòng)快換壓板10，調(diào)節(jié)到合適的夾緊位置,，擰緊螺母10,，實(shí)現(xiàn)零件的快速裝夾。

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三,、夾具應(yīng)用實(shí)例分析

該夾具適用于內(nèi)齒輪的加工,，由于采用了與三爪卡盤類似的結(jié)構(gòu)，因此在定位方面優(yōu)于傳統(tǒng)夾具的找正定位,，其適用范圍大于專用夾具,。該夾具適用不同形狀的齒輪加工。

3.1 內(nèi)齒輪加工

該夾具可以適用于常見內(nèi)齒輪加工領(lǐng)域,，采用外圓定位,，上端面夾緊，插齒機(jī)床加工內(nèi)齒,，如圖4 所示,。

3.2 雙聯(lián)齒輪加工

該夾具可以加工雙聯(lián)齒輪內(nèi)孔定位，夾緊上端面時(shí),，可以一次裝夾,。加工兩排齒輪時(shí)，可減少裝夾次數(shù),，保證兩個(gè)齒輪的同軸度,，如圖 5 所示,。

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圖4 加工內(nèi)齒輪裝配圖

圖5 加工雙聯(lián)齒輪裝配圖

四,、結(jié)束語

文章設(shè)計(jì)的內(nèi)齒輪插齒夾具具有快速裝夾,、自定心定位功能，既能保證定位精度,，也可以保證快速裝夾,，同時(shí)還適用不同內(nèi)外徑的零件加工，為加工內(nèi)齒輪提供了一種新的夾具設(shè)計(jì)思路,。