球头芯轴倒角专机的设计

赵杨杨，刘鹏，汪通悦

(淮阴工学院机械工程学院，江苏淮安 223003)

球头芯轴倒角专机的设计

赵杨杨，刘鹏，汪通悦

(淮阴工学院机械工程学院，江苏淮安 223003)

球头芯轴倒角加工的生产率对零件成本有很大影响。根据零件特点，研制了一种倒角专机，并介绍了该专机的结构组成和工作原理。该专机采用内、外双弹簧夹头夹紧方案，解决了球面夹紧、装卸空间与工件旋转等问题，实现了球头芯轴的高效加工。制造的样机经企业试用，效果很好，可大幅提高生产率，且具有结构紧凑、制造容易、成本低廉、便于改造等优点。

球头芯轴;倒角;专机;夹紧

在汽车悬架系统中，控制臂分别通过球铰或衬套连接车轮和车身，以保持汽车的操纵稳定和行驶安全。因为汽车工业的快速发展，作为球铰总成的主要零件，球头芯轴或称球销、球头的生产量很大，其加工生产率对产品的成本有很大影响。图1是某种球头的零件图，某公司在安排工艺路线时，先将外圆面、圆锥面、球面等车削后，再进行倒角、加工前部的螺纹面等。这样就难以用普通的卡盘装夹而加工，即使设计出专用夹具，在普通车床上加工时，生产率也比较低，难以满足批量生产的需求。该公司迫切需要设计一种加工球头芯轴的专用倒角机床，以提高生产率而满足客户需求，并降低成本。

图1 球头芯轴工件图

1 方案设计时解决的主要问题

通过分析，倒角专机的设计主要要解决两大紧密相关的问题:(1)工件的装夹和拆卸，要设计一套能够实现球面夹紧的机构并且要有足够的空间供工件球面部分的送进和取出;(2)工件的旋转问题，传动系统要通过一定的机构实现工件旋转，才能实现倒角加工，而这显然与问题一所采用的夹紧机构有很大关联。参考车床、磨床等传动方案，通过对花盘夹紧与旋转、弹簧夹头夹紧等多种方案的比较，作者选择了图2所示的内、外双弹簧夹头方案，外夹头利用球碗部分抵住工件并夹紧内夹头，内夹头夹紧工件圆柱部分，很好地解决了球头芯轴夹紧与转动的问题。

图2 工件夹紧方案

2 专机的结构组成与工作原理

专机的结构组成见图3。

图3 球头芯轴倒角专机

该机床在加工时，将内弹簧夹头5套在工件6上，再同时放入外弹簧夹头4中，夹头4后部装有球碗，可以抵住工件的球面顶部。然后向右拨动拨盘拨杆18，使其绕固定立柱19转动，拨盘24向左移动使卡爪25卡住挡盘26，使主轴14向左移动，从而带动外弹簧夹头4紧缩。内弹簧夹头5在外弹簧夹头4的紧缩作用下锁紧工件6。然后启动电动机20，通过带轮21和皮带22传动系统使套筒3旋转，从而通过弹簧夹头带动工件6旋转。

转盘拨杆15可以左右拨动使轴向的转盘14转动，转盘14通过拉杆带动刀架在导轨上移动，调整刀具16至合适的加工位置便于加工。同理，再拨动径向的转盘拨杆使转盘绕转盘转轴17转动，可以调整刀具切入的距离，从而进行倒角加工。

该专机结构简单、紧凑，床身10采用普通钢板焊接即可使用，其余零件也比较容易制造，经济性很好。制造的样机经过企业试用，生产率提高了近两倍，并且改变了原来的工艺路线，实现了专门化生产，便于组织生产。

3 结论

研制了一种球头芯轴倒角专机，采用内、外双弹簧夹头夹紧方案，实现了球面部分的夹紧与工件的装卸，也很方便地完成了倒角加工所需的工件旋转运动。该专机通用性较好，稍加改进，就可以适用于不同直径的球头芯轴、圆柱芯轴加工，也可通过改进右部的刀架进给机构，进行车螺纹等加工。使用表明:该专机性能可靠，改进方便，结构简单，成本低廉，可以大幅提高生产率。

【1】李伯奎，陈前亮，刘远伟.小型零件的双端面车削专机设计［J］.机床与液压，2012，40(16):57－58.

【2】非标准机械设备设计手册编写组.非标准机械设备设计手册［M］.北京:机械工业出版社，2000.

【3】卜炎.机械传动装置设计手册［M］.北京:机械工业出版社，1998.

【4】李洪.实用机床设计手册［M］.沈阳:辽宁科学技术出版社，1991.

【5】蒋翠翠，上官文斌，愈宏.汽车悬架控制臂［J］.现代零部件，2008(16):90－92.

【6】专用机床设计与制造编写组.专用机床设计与制造［M］.哈尔滨:黑龙江人民出版社，1979.

【7】现代机械设备设计手册编写组.现代机械设备设计手册［M］.北京:机械工业出版社，2004.

Design of Special Machine Tool for Bulb Mandrel Chamfering

ZHAO Yangyang，LIU Peng，WANG Tongyue
(Faculty of Mechanical Engineering，Huaiyin Institute of Technology，Huaian Jiangsu 223003，China)

The productivity of bulb mandrel chamfering influences the part cost greatly.According to the part feature，a special machine tool for bulb mandrel chamfering was developed.Its structure and operating principle were introduced.The problems of sphere clamping，space of loading and unloading，part rotation etc were solved by adopting the co-clamping scheme of internal and external collet chuck.The high-efficiency machining of the bulb mandrel is achieved.The trial results of the prototype show that the special machine tool can be used to increase the productivity greatly.The machine can be made and rebuilt easily at a little cost with a compact structure.

Bulb mandrel;Chamfer;Special machine tool;Clamp

TG502

B

1001－3881(2014)8－029－2

10.3969/j.issn.1001－3881.2014.08.010

2013－02－27

江苏省创新型企业苏北科技发展计划项目 (BC2012436);江苏省大学生创新实践训练计划资助项目 (12001)

赵杨杨 (1990—)，男，研究方向为机械设计理论。E－mail:1144733560@qq.com。通信作者:汪通悦，E－mail:wangtongyue@hyit.edu.cn。