內(nèi)螺旋滾道加工專用夾具

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1、內(nèi)螺旋滾道加工專用夾具伍瑞華(江門職業(yè)技術(shù)學(xué)院 , 廣東江門 529030 )摘要 : 介紹了一種汽車轉(zhuǎn)向器中齒輪活塞上內(nèi)螺旋滾道加工的專用夾具 。該夾具利用液性塑料作為傳遞壓力的介質(zhì) , 使夾具產(chǎn)生均勻變形 , 從而使工件獲得準(zhǔn)確的定位和很高的定心精度 。實(shí)踐證明用該夾具加工齒輪活塞上內(nèi)螺旋滾道類工 件 , 其加工效果好 、成本低 、省時(shí)省力 。關(guān)鍵詞 : 內(nèi)螺旋滾道 ; 加工 ; 夾具文章編號(hào) : 1001 - 3881 ( 2008 ) 8 - 071 - 3中圖分類號(hào) : TG75文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 : BA Spec ia l F ix ture for the Proce ss in g

2、of In terna l Sp ira l Ra cewa yWU R u ihua( J iangm en In stitu te of Techno logy, J iangm en Guangdong 529030 , Ch ina)A b stra c t: A sp ec ia l fixtu re fo r the p roce ssing of in te rna l sp ira l raceway in the gea r p iston of ca r stee ring gea r wa s in troduced. The sp ec ia l fixtu re u

3、se s the liqu id p la stic s a s the m ed ium to tran sfe r p re ssu re, wh ich m ake s the fixtu re have homogeneou s defo rm a tion, and m ake s the p a rts have accu ra te po sition ing and h igh cen tring accu racy. The p rac tice p rove s tha t th is fixtu re ha s the advan tage s of good p roc

4、e ss re su lt, lowe r co st, and saving tim e and labo r in p roce ssing the p a rts like in te rna l sp ira l raceway in the gea r p iston.Keyword s: In te rna l sp ira l raceway; P roce ssing; F ixtu re隨著我國(guó)汽車工業(yè)的迅速發(fā)展 , 對(duì)汽車產(chǎn)品的使用性能及其加工技術(shù)均提出了更高的要求 , 而低 成本 、高效率的產(chǎn)品加工工藝成為汽車配件生產(chǎn)企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地的條件之一 。圖 1 齒條

5、活塞零件圖收稿日期 : 2007 - 10 - 31作者簡(jiǎn)介 : 伍瑞華 ( 1959 ) , 女 , 研究領(lǐng)域 : 機(jī)械設(shè)計(jì)制造 , 在核心期刊發(fā)表論文 3 篇 。 E - m a il: w rhw rh5 1261com。72機(jī)床與液壓第 36卷轉(zhuǎn)向器是汽車上的重要部件 , 對(duì)汽車操縱性能 、安全行駛起著至關(guān)重要的作用 , 而如圖 1 所示的齒條 活塞則是轉(zhuǎn)向器中的關(guān)鍵零件之一 。圖 1 中的齒條活塞是將轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)中的螺母和齒條制成一體 , 在轉(zhuǎn)向器 殼體內(nèi)起液壓活塞的作用 。它要求齒條活塞中 , 內(nèi)螺 紋滾道上內(nèi)置的滾珠每轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度與齒條移動(dòng)距離有嚴(yán)格對(duì)應(yīng)的關(guān)系 , 否則會(huì)造成滾珠不

6、能進(jìn)入 滾道 ; 同時(shí)要求齒條活塞外圓同軸度必須在 0102mm之內(nèi) , 否則液壓轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)將不能正常工作 , 從而影響 行車安全 。因此 , 如何采用準(zhǔn)確高效的工藝方法和加工手段 去實(shí)現(xiàn)對(duì)齒條活塞件的加工是十分必要的 。1 工件加工工藝分析111 結(jié)構(gòu)及其技術(shù)要求夾具本體 1、螺母 2、薄壁套筒 3、螺釘 4、緊定螺釘5、齒形定位塊 6、固定銷 7、液性塑料 8等元件組成 。1夾具本 體2螺 母3 薄 壁 套 筒4 螺 釘5緊定螺釘 6齒形定位塊 7 固定銷8液性塑料圖 2 內(nèi)螺旋滾道專用夾具結(jié)構(gòu)其中夾具本體 1 是整套夾具的主體 , 由于安裝柄部采用莫氏 5 號(hào)圓錐與機(jī)床主軸孔相配 , 故整

7、個(gè)夾具 具有很好的自動(dòng)定心功能 , 使 得夾 具 體 的外 圓 、內(nèi)圓 、錐柄和數(shù)控內(nèi)圓磨床的主軸之間有很高的同軸度 精度 。為保證夾具本體具有高的同軸度 , 在夾具本體加工的過(guò)程中 , 圖 2 所示的尺寸必須在數(shù)控內(nèi)圓磨床上一次裝夾磨削成型 。薄壁套筒 3 是整個(gè)夾具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵 。如圖 2 所示 工件采用外圓進(jìn)行定心 , 并通過(guò)套筒受液性塑料的作 用產(chǎn)生夾緊 。薄壁套筒的結(jié)構(gòu)如圖 3 所示 , 對(duì)圖中各尺寸要求如下 。 ( 1 ) 套筒環(huán)槽的寬度 l 應(yīng)考慮 : 工件裝夾定位時(shí) , 工件外表面完整圓柱面與套筒內(nèi)表 面相貼的面積 , 亦即是定位面寬度 (或夾緊面積 ) ; 裝夾時(shí) , 套筒軸向

8、位置以及套筒固定部分長(zhǎng)度 T; 對(duì)于定位面寬度為中等長(zhǎng)度時(shí) , 應(yīng)使 l 與工件定 位基準(zhǔn)的長(zhǎng)度相接近 。取 1 113 倍定位基準(zhǔn)的長(zhǎng)度 ;由圖 1 可見(jiàn) , 該工件是一個(gè)左右不對(duì)稱 ,外表面有齒形 、扁平側(cè)面 、外圓 、凹坑 , 內(nèi)表面又有內(nèi)孔 、內(nèi)螺旋槽 、圓弧等形狀的不規(guī)則回轉(zhuǎn)體 。 外圓 、內(nèi)孔 、齒條中線 、滾道間距 、滾道中心等均具有較高的尺寸 、位置精度要求 。體現(xiàn)在以下 3 個(gè) 方面 : 滾道中心必須經(jīng)過(guò)中心線上的某一特定點(diǎn) ; 對(duì)齒形槽要求具有高的定位精度 , 用測(cè)量棒檢測(cè)46168 處尺寸 , 要求精度為 0104mm; 齒形節(jié)線與中 軸線的垂直度 、同軸度要求均為 01

9、05mm; 且檢測(cè)棒在齒 形 槽 形 成 的 節(jié) 線 上 , 弦 長(zhǎng) 有 嚴(yán) 格 的 限 定 , 為15157mm; 齒距精度為 0102mm; 滾珠滾道間距 公差要求為 01005mm; 在孔中安裝扭桿和滾珠后 , 滾珠的回轉(zhuǎn)軌跡與中心線的同軸度為 0103mm。112 工藝及其難點(diǎn)該工件的加工工藝路線 : 鍛件 加工零件兩端面鉆中心孔 雙頂針支撐車外圓 一端外圓定位鉆 、 車內(nèi)孔 車內(nèi)中間孔 外圓端裝夾銑齒形 齒形定位拉內(nèi)螺旋 熱處理 齒形定位 , 用數(shù)控內(nèi)圓磨床精磨螺旋 。從上述工藝中可見(jiàn) , 當(dāng)使用齒形定位時(shí) , 盡管可 配合用三爪卡盤進(jìn)行找正 、裝夾 , 實(shí) 現(xiàn) 內(nèi) 螺旋 的 加工

10、, 達(dá)到零件要求 。但在生產(chǎn)過(guò)程中 , 不可避免地會(huì) 將外圓的誤差反映到齒形中心線上 , 造成齒形中心線位置變動(dòng) , 導(dǎo)致內(nèi)螺旋中心的定位誤差加大 ; 亦會(huì)使 加工周期增長(zhǎng) , 產(chǎn)品質(zhì)量受生產(chǎn)工人的技術(shù) 、狀態(tài)等影響 , 難以保證加工精度 。在整個(gè)工件加工過(guò)程中 , 設(shè)計(jì)一套適用于解決滾 道中心經(jīng)過(guò)中心線上特定點(diǎn) , 同時(shí)又可確保加工后達(dá)到上述精度要求的工裝夾具是十分必要的 。以下介紹一套用于加工內(nèi)螺旋的專用夾具 。2 夾具結(jié)構(gòu)原理與使用方法211 主要部件功能及其工作原理圖 2所示為內(nèi)螺旋滾道加工專用夾具 。它主要由3( 2 ) T = 215 d;150mm 時(shí) , h =0104 010

11、8mm;3( 3 ) H = 2 d;( 4 ) 當(dāng) d 50 ( 01015 01025 ) d, 要 求 公 差 ( 5 ) 薄壁套筒的總長(zhǎng) L 根據(jù)工件和夾具結(jié)構(gòu)的具體情況確定 , 如若按 7 級(jí)精度加工時(shí) ,t 015H; ( 6 ) 薄壁套筒內(nèi)徑 d = D - 2 h - H + 2mm。圖 3 薄壁套筒結(jié)構(gòu)為保證薄壁套筒的使用效果 , 套筒在加工和裝配 過(guò)程中應(yīng)注意如下幾點(diǎn) : 套筒內(nèi)外圓及連接槽表 面的光潔度必須為 R a116 以上 , 以利于液性塑料的流73第 8期伍瑞華 : 內(nèi)螺旋滾道加工專用夾具動(dòng)以及套筒和夾具體 、工件之間配合 、定位 ; 套筒須進(jìn)行預(yù)熱處理 , 以保

12、證最后熱處理時(shí)的不變形或 開(kāi)裂 ; 為了保證套筒與夾具本體的配合 , 套筒外表面 (配合面段 ) 尺寸精度為 g7; 為防止裝配時(shí)造成套筒損壞 (拉傷 、壓潰 ) , 夾具本體應(yīng)先在油池 中加熱 , 待夾具本體內(nèi)孔脹大時(shí) , 再壓合裝配套筒 ; 套筒內(nèi)孔 d 須在套筒裝配進(jìn)夾具本體后 , 與夾具本體一起在數(shù)控內(nèi)圓磨床上最后精磨加工 ; 套筒 整體熱處理調(diào)質(zhì) HRC35 40。螺釘 4 起加壓和密封液性塑料的作用 。通過(guò)調(diào)節(jié) 螺釘旋入的深淺 , 可以使夾具產(chǎn)生一定夾緊力 , 同時(shí)也可對(duì)夾具內(nèi)的液性塑料進(jìn)行密封 , 使塑料不至于發(fā)的工件放進(jìn)夾具中 , 插入固定銷 7 , 固定工件與夾具的相對(duì)位置

13、, 擰動(dòng)螺釘 4 , 使液性塑料受壓 , 產(chǎn)生一 定的壓力 。由于液性塑料是密封的 , 根據(jù)液體的不可壓縮性 , 及液體能在各個(gè)方向均勻傳遞壓力的原理 ,液性塑料產(chǎn)生的壓力均勻地作用于套筒的薄壁上 , 產(chǎn) 生徑向變形 , 使工件與套筒壁形成圓柱面接觸 , 達(dá)到準(zhǔn)確地定心并可靠地夾緊 。當(dāng)松開(kāi)螺釘 4 時(shí) , 套筒由于彈性作用恢復(fù)到原來(lái) 位置 , 松開(kāi)工件 , 取下固定銷 7 , 便可將齒形定位塊6 后的工件取出 。3 結(jié)束語(yǔ)該夾具通過(guò)使用液性塑料作為傳 遞 夾 緊力 的 介 質(zhì) , 很好地解決了普通夾具裝夾工件時(shí) , 因夾緊力施力點(diǎn)不合理 , 影響加工精度的難題 ; 夾具錐端部位的內(nèi)通孔 ,

14、保證了在窄小內(nèi)部空間進(jìn)行精密磨削時(shí)所需 的冷卻和精洗效果 ; 該夾具經(jīng)實(shí)踐證明具有很高的定心精度 , 操作簡(jiǎn)便迅速 , 整體壽命長(zhǎng) 。從而極大地提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的質(zhì)量 , 降低了產(chǎn)品的生 產(chǎn) 成 本 , 達(dá)到提高產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的目的 。參考文獻(xiàn)【1】楊黎明 . 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè) M . 國(guó)防工業(yè)出版社 ,1996. 5.【2】承惠 娟 . 利 用 液 性 塑 料 夾 具 提 高 磨 齒 精 度 的 探 討 J . 煤礦機(jī)械 , 2001 ( 8 ) .( 112 118 ) d。生滲漏 。螺釘直徑 dM =緊定螺釘 5 用于澆注液性塑料時(shí)排出夾具體內(nèi)的空氣 。齒形定位塊 6 與固 定銷 7

15、 用 于 固 定 工 件 ,并使工件在夾具中準(zhǔn)確定位 。定位塊如圖 4 所 示 , 當(dāng)圓環(huán)狀定位塊通過(guò)其 上 的 2 個(gè) ( 15 0102 ) mm 的圓柱與齒形圖 4齒形定位塊活塞的齒形配合 , 并放進(jìn)套筒時(shí) , 其上的圓弧與齒形活塞上齒形對(duì)應(yīng)面的圓弧共同構(gòu)成了一個(gè)圓 。從而增大了薄壁套筒中間與工 件相接觸的表面 , 使套筒的剛性得以提高 ; 亦可保證在套筒受壓夾緊齒形活塞時(shí) , 齒形活塞的軸線與夾具本體軸線的同軸度要求 。固定銷 7 則可以保證每次裝 夾工件時(shí) , 工件在夾具軸向上占有固定的位置 , 因而達(dá)到滾道中心必須經(jīng)過(guò)中心線上的某一特定點(diǎn)和各相 關(guān)形位公差精度的要求 , 也保證了內(nèi)

16、螺紋滾道滾珠轉(zhuǎn)過(guò)的角度與齒條移動(dòng)距離的定量對(duì)應(yīng)關(guān)系 。液性塑料 8 , 采用聚氯乙烯樹(shù)脂 、磷苯二甲酸二 丁脂硬脂酸鈣 、真空油為原料 , 以一 定 比 例進(jìn) 行 混合 , 用甘油加熱至 130 150 后從螺釘 4 所處的螺紋孔中注入 , 同樣夾具體亦需先預(yù)熱至 130 150 ,以使液性塑料均布于槽中 。212 專用夾具的使用方法(上接第 70 頁(yè) )與當(dāng)前最先進(jìn)的軟靠模仿形法相比 , 生產(chǎn)效率提高了40% , 同時(shí) , 還可以很方便地實(shí)現(xiàn)各種不同型號(hào)活塞的 異形外圓加工 , 只更改輸入數(shù)據(jù)即可。說(shuō)明基于多元RE2GMSM 的新型非圓活塞加工中心是高效、高精度的。3 結(jié)論針對(duì)當(dāng)前軟靠模法加

17、工活塞因車 刀 驅(qū) 動(dòng)電 磁 力 小 、響應(yīng)速度慢 、運(yùn)動(dòng)方向剛性差等缺點(diǎn)而造成加工精度難以保證 , 加工效率較低等問(wèn)題 , 研制出了一種 新型活塞加工設(shè)備 。通過(guò)新型活塞加工中心的樣機(jī)試驗(yàn) , 結(jié)果證明了新型活塞中心提高了整個(gè)加工系統(tǒng)的 精度和效率 , 在活塞加工技術(shù)上獲得了突破性進(jìn)展 。參考文獻(xiàn)【1】孫永強(qiáng) , 等 . 國(guó)內(nèi)活塞異形外圓車削加工技術(shù)的現(xiàn)狀 J . 機(jī)械工程師 , 2002 ( 3 ) .【2】鄔義杰 , 等 . 超磁致伸縮材料微位移驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研究 J . 儀器儀表學(xué)報(bào) , 2000 , 21 ( 1 ) .【3】宋昭海 , 等 . 稀土超磁致伸縮材料及其在換能器卜的 應(yīng)用

18、J . 水雷戰(zhàn)與艦船防護(hù) , 2007, 15 ( 2) .【4】賈宇輝 , 等 . 超磁致伸縮微位移驅(qū)動(dòng)器的研究 J .微細(xì)加工技術(shù) , 2000 ( 2) .【5】賈宇輝 , 等 . 基于超磁致伸縮材料的活塞異形銷孔加 工原理研究 J . 浙江大學(xué)學(xué)報(bào) , 2004, 38 ( 9 S) .夾具裝拆 。安裝夾具時(shí) ,擰動(dòng)螺母 2 , 使之遠(yuǎn)離夾具本體的圓錐端面 。將夾具本體輕輕壓入數(shù)控磨床主軸孔 , 將主軸上的拉緊螺釘擰進(jìn)圓錐端面上的螺紋 孔內(nèi) , 調(diào)節(jié)夾具 , 保證圓錐面配合可靠 , 完成定位 ;擰緊拉緊螺釘 , 完成夾具的安裝 。拆卸夾具時(shí) , 先將拉緊螺釘從夾具體中松出 , 再 反向擰動(dòng)螺母 2 , 利用螺母 2 的端面將夾具從錐孔配合中退出 , 從而取下夾具 。工件加工 。如圖 2 所示 , 將配上齒形定位塊 6 后