一种新型内孔精加工夹具

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摘要：一种内圆磨床、车床通用夹具，主要用于圆柱齿轮类工件内孔磨削、车镗精加工，区别传统的夹具：具有精度高、装夹快、通用性强的特点，特别适于大批量产品规模生产。

关键词：新型夹具 夹具体 卡爪

许多机械传动都离不开齿轮，如汽车、拖拉机，齿轮内孔根据装配、传动要求存在各种配合，也就是说齿轮零件的内孔需精密加工。对于单件或少量的零件我们可以不考虑生产效率，但一种成熟定型的机型，一般都会批量生产，如一种汽车变速箱或拖拉机底盘，都以万台数投产，因此齿轮零件都有较大批量。

在加工齿轮零件时磨内孔工序一般是最后一道工序，其工装夹具不仅要求具有通用性，而且要精度高、定位准、装夹快的特点。众所周知，齿轮传动是通过两个齿轮公法线的啮合产生的，公法线跳动是齿轮检测的一个重要、必检项目，所以在内孔加工时，我们的夹具要优先考虑以齿轮公法线为装夹定位基准。但是齿轮的齿数有不确定性，不但有奇、偶数之差别，而且还有齿数为质数的齿轮，如11、17、23、37等，不能等分，我们在设计夹具时一般都会设计成三等份，或四等份，或五等份，当遇到不能等份齿数的齿轮时，我们就只能做成专用夹具，这样夹具就不具有通用性，我们的制造成本就会增加，而且遇到大批量产品，需用多台磨床加工时，就要几套、甚至多套同样的夹具，象我们企业是一个以齿轮加为主的工厂，专用工装夹具所用货架占用了仓库的大部分空间，特别是当一种产品停产时，那些专用工装夹具也只能同时停用，因为专用工装夹具加工时都经热处理过，很难回用，造成很大的浪费。

目前齿轮磨孔夹具主要有弹性膜片夹盘、碟形弹簧片式、电磁无心式，还有液压、气动夹具，这些夹具中弹性膜片夹盘和碟形弹簧片式加工制造比较复杂，需要一定加工能力及热处理技术，并且其加工范围有较严格的要求，也基本上是一种夹具对应一种产品。至于电磁无心式、液压、气动夹具都是组合式，涉及到电控电路、液压站、空压站就更加复杂了。

本人在长期的工作中，综合各种夹具的优缺点设计了一套加工范围大、制造简单、互换性强、工件装卸容易、生产效率高的齿轮磨孔夹具，本夹具还具有加工精度高，能满足各种圆柱外齿轮、链轮内孔加工，精度可达0.002-0.01mm。

设计原理

任何工装夹具都是针对一特定的工件的某一部位（即工序）在进行机械加工时除机床设备外在机床上使用的一种辅助设备，其目的用它来实现准确地确定工件与刀具（砂轮）相对位置，即工件定位及夹紧，以完成加工所需要的相对运动，特别是针对大批量产品在加工同一位置（即同一工序）时，能得到最接近的结果，以便实现零件的最大互换性。如加工下图所示一个双联齿轮内孔，设计了如图一所示的这种夹具的一个使用实例。其工作原理是将夹具体1与磨床主轴法兰联接在一起，夹具体上装有一活动卡爪和两个固定卡爪，夹具体结构如图二所示，设计有联接止口，用来与主轴法兰定位，周圈有2-φ11孔和一30x11长槽，用来通过六角螺栓4联接、固定、调节卡爪；卡爪3的结构如图三所示，其圆弧面尺寸与工装体工作面内孔尺寸一样，在工作时其台阶端面和圆弧面都能与工装体的相应工作面紧贴在一起，通过六角螺栓4将其与工装体固定在一起，松开联接活动卡爪的螺栓，活动卡爪可沿工装体长槽左右滑移。工作状态如图四所示，不论怎样移动活动卡爪（图中B卡爪），三卡爪的工作面都在同一圆弧上（图中φ109）。利用这一特性，在加工示例的双联齿轮时，只要设计三条同样尺寸的圆柱棒，使之与齿轮的三个齿槽相切接触，装夹时用黄油粘住。圆柱棒5直径的选择遵循下列原则，如图五所示，要求2L＞2R，一般选择2L-2R=0.5-3mm即可。如图一实例中φ109-φ108=1

mm。三圆柱棒要求尽量三等分放置，如34齿可按11+11+12=34，35齿按12+12+11=35，37齿按12+12+

13=37，38齿则按13+13+12=38，依次类比，一齿之差，能被3整除的数自然就不应说了，总之，所有数都能被3“等分”。

利用以上的“三等分”方法，将粘好圆柱棒的工件错位放入图四所示的工装中，因有0.5-3mm的间隙，工件放入非常方便，然后按工件在主轴上的旋向相反方向将工件加以予紧，就可以加工了。

图一实例中还有工件定位板6，是根据每种工件长度、内孔大小不同设计的，用来在装夹工件时辅助定位，工作时与工装体通过螺钉联接在一起。

用这方法设计的工装，同一工装体可根据产品外径尺寸大小配置几套图三所示的卡爪，卡爪尺寸H是可以改变的；也可以通过改变图五中圆柱棒φd与齿轮相切线的位置，即改变圆柱棒的直径φd的数值，就可以改变图五中L的数值，来扩大工装体的加工范围。一个工装体的加工范围是比较大的，通过设计合理的卡爪和圆柱棒，就可以把这套工装当成标准三爪卡盘一样。用这个方法加工一批相同零件只需校正一次，加工出来的零件精度非常高，因为采用了齿轮公法线作为加工定位基准，而且装拆非常轻松，装拆时只要用一把象牙刷一样的小工具对齿轮加以予紧和拆卸。

设计技术主体

①工装体：一个可以与磨床主轴法兰联接在一起，结构如图二所示，在工件安装端外周壁设计有两孔与一长槽，并成三等份分布；②卡爪：结构如图三所示，三件一副，其圆弧尺寸总是与配套的工装体内壁工作面尺寸相同，使用时其圆弧面及台阶面与工装体相关工作面贴在一起，并紧固。

设计优点

是一种新型内圆加工用通用夹紧装置，特别适用于圆柱外齿轮、链轮结构类工件磨削、车镗内孔，具有加工精度高、定位准、装夹快，操作简便，维护方便；同时具有制造成本低，易于保存，通用性广的优点。

技术特征

①能与内圆磨床直接联接，也能与内圆磨床或车床通过卡盘联接使用；②工装体上安装卡爪用的两孔与一长槽是等份设置；③卡爪与工装体需配套使用，每副卡爪与圆柱棒协调使用可对应不同的产品，即产品与卡爪不必固定对应。

参考文献：

[1]《机床夹具设计》.国防工业出版社.1987年.林文焕，陈本通主编.

[2]《机床夹具设计》.中国铁道出版社.1984年.边文义，张运祥主编.

[3]《简明机械工程师手册》.云南科技出版社.1988年.李天无主编.