关于精锻锥齿轮镗孔夹具设计的经验分享

薛嘉鑫 赵寒 李顺军

【摘要】本文通过传统方法在镗削精锻齿轮内孔时导致废品率高的问题，介绍了夹具改进方案和设计过程，对类似产品的夹具设计起到了借鉴作用。

【关键词】液压夹具  夹具设计  锥齿轮

【Abstract】In this paper， the problem of high reject rate caused by traditional method in boring the inner hole of precision forged gear is introduced. The improvement scheme and design process of fixture are introduced， which can be used for reference in fixture design of similar products.

【Key words】Hydraulic Fixture; Fixture design; Bevel gear

【中图分类号】TG75 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2019）48-0255-01

引言

制造业是国民经济的主体，是立国之本、兴国之器、强国之基。“中国制造2025”，推动制造业由大变强，智能化的数控机床早已普及，无人值守设备也会大行其道，相配套的工艺装备也将是其重要的组成部分。笔者在进行技术服务时有一典型自动化夹具的实例，现将设计心得在此分享。现有如夹具图所示精锻锥齿轮需镗削内孔，原方案采用三爪卡盘装夹工件外圆，镗削内孔后齿面不再加工 ，装配后发现部分齿轮工作面与内孔同轴度超差，产品废品率较高。

1.定位方案设计

此齿轮为精锻齿轮，除内孔、右端面及键槽需要机械加工外，其他表面无需加工即可满足使用要求。产品形状较简单，现有数控机床都能满足内孔尺寸精度加工要求，但轮齿分度圆与内孔的同轴度需要依靠夹具来保证。因齿面无需加工，根据精基准选择原则中的互为基准原则，设想以轮齿定位加工内孔及左端面，不仅可减少加工工序，最主要的是能保证轮齿分度圆与内孔的同轴度要求。在此设想下，进行定位元件的设计，定位元件采用齿形定位盘对齿轮进行定位，定位盘上根据锥齿轮的轮齿分布加工出与齿轮完全啮合的齿槽，经在软件中验证，此方法能实现对锥齿轮的完全定位。

2.夹紧方案设计

定位方案确定后，试制定位盘并采用三个压板手动夹紧的方式在机床上进行试制，因三个压板不能联动，交替压紧时工件位置出现偏差，导致工件出现明显跳动，无法加工。结合企业为提高加工效率，采用液压卡盘装夹工作，于是决定设计基于数控车床液压系统的专用夹具，夹具动力来自机床自带液压站，通过一系列动力传递装置，采用压板压紧工作，如夹具装配图所示，考虑到工件加工的误差，为确保装夹工件时不再出现三个卡爪不同步出现跳动，需设置浮动装置，浮动装置主要由球形拉杆套、球形前拉盘和球形后拉盘组成，此装置可确保有三个压板压紧力的一致性。因锥齿轮是一个系列产品，分成大小不同的三个型号，故齿形定位盘分为3个，压板3套，因产品大小相差较大，大齿轮的齿形定位盘可直接安装在定位法兰上，小齿轮的齿形定位盘需通过过渡盘安装在夹具上。

3.夹具工作原理

松开工件时夹具动作顺序：卡盘拉杆向右运动→带动螺栓向右运动→推动拉杆滑套向右运动→将球形拉杆套向右顶动→带动球形前、后拉盘向右运动→带动销1随着向右移动→使连杆向右顶出→通过销3带动压板绕销2逆时针转动，工作松开。

夾具工件时动作顺序：放入工作→夹紧工作按钮→卡盘拉杆向左运动→带动螺栓向左运动→拉动球形拉杆套向左移动→带动球形前、后拉盘向左运动→带动销1随着向左移动→使连杆向左拉动→通过销3带动压板绕销2顺时针转动，工作夹紧。

总结

夹具在机械加工中起到了举足轻重的作用，它能确保工件位置的正确性和唯一性，它能稳定性地保证工件的加工精度，能减少辅助工时，提高劳动生产率，能减轻工人的劳动强度，特别是在智能制造发展的道路上，人工参与生产会越来越少，从仓储、运输、抓取、装夹、工序间物流、装箱等，在生产的所有环节中，工件位置的正确性和唯一性都是至关重要的，夹具是智能制造的助推器。

参考文献：

[1]周苏，王硕苹等编著.创新思维与方法[M].中国铁道出版社，2016.09.

[2]周世学.机械制造工艺与夹具[M].北京理工大学出版社，2006.

[3]张权民.机床夹具设计[M].科学出版社，2006.