1、液壓彈性膜片磨孔夾具設(shè)計(jì)制作程富民 李劍 楊西峰 薛福民 劉加振山東泰工集團(tuán)一、內(nèi)容簡(jiǎn)介本文介紹的是在LG528B汽車變速器的開(kāi)發(fā)中所研制的重點(diǎn)工裝夾具，是專門磨削光滑內(nèi)孔類斜齒輪的專用工裝，適用于目前生產(chǎn)的LG528B系列齒輪。由于LG528B汽車變速箱齒輪系光滑內(nèi)孔類斜齒輪，在熱后磨孔加工中不能簡(jiǎn)單地使用節(jié)圓棒或節(jié)圓球定位和夾緊，需借助專用工裝夾具來(lái)完成磨孔工序任務(wù)。在該系列齒輪中，有單聯(lián)和雙聯(lián)的區(qū)別，因此工裝也相應(yīng)采用兩種結(jié)構(gòu)形式，即：1.彈性膜片工裝：用于精加工單聯(lián)斜齒齒輪內(nèi)孔；2.雙錐套脹緊工裝：用于精加工雙聯(lián)斜齒齒輪內(nèi)孔。本文通過(guò)實(shí)例重點(diǎn)介紹彈性膜片工裝在設(shè)計(jì)、制作、使用和調(diào)整中的

2、要點(diǎn)。二、基本原理彈性膜片磨孔夾具是專門磨削單聯(lián)光孔類斜齒齒輪的專用工裝。由于不能簡(jiǎn)單地使用節(jié)圓棒或節(jié)圓球定位和夾緊，需借助專用的方法來(lái)完成定位和夾緊的動(dòng)作，以完成磨孔工序任務(wù)。該彈性膜片工裝，試圖通過(guò)成組的節(jié)圓球串均勻、浮動(dòng)地放置在齒槽中，并設(shè)法使之夾緊定位同時(shí)進(jìn)行；通過(guò)工裝的膜片彈性作用，來(lái)實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)夾緊，以提高勞動(dòng)效率；并通過(guò)膜片工裝的特殊結(jié)構(gòu)，達(dá)到膜片脹收時(shí)的自動(dòng)定心。三、量球定位尺寸計(jì)算1. 考慮齒厚減薄因素，按公法線下差計(jì)算，轉(zhuǎn)化為附加變位系數(shù)進(jìn)行修正；2. 利用EXCEL的強(qiáng)大計(jì)算功能進(jìn)行計(jì)算；3. 計(jì)算出漸開(kāi)線函數(shù)后，利用單變量求解反求接觸角。B:模數(shù)C:齒數(shù)D:壓力角E:法向

3、變位系數(shù)F:螺旋角I:量球直徑J:公法線下差K: 端壓力角=ATAN(TAN(RADIANS(D)/COS(RADIANS(F)L: 分圓直徑=B*C/COS(RADIANS(F)M: INVt=TAN(K)-KO:附加變位 =J/(2*B*SIN(RADIANS(D)P:INVmt=M+I/(B*C*COS(RADIANS(D)+2*(E+O)*TAN(RADIANS(D)/C-3.1416/2/CQ: 目標(biāo)單元（利用單變量求解反求接觸角）INVmt =TAN(RADIANS(R)-RADIANS(R)R:可變單元（接觸角mt ）S:量球中心距=L*COS(K)/COS(RADIANS(R)

4、T:量球包絡(luò)圓直徑=S+I9 泰工集團(tuán)齒輪廠齒輪工裝設(shè)計(jì)參數(shù)表2003-06-26公法線按下差，按法向參數(shù)計(jì)算接觸角齒輪代號(hào)模數(shù)齒數(shù)壓力角法向變位螺旋角旋向跨齒球直徑法線下差端壓力角分圓直徑INVt公法線附加變位INVmt目標(biāo)單元mt可變量球中心距量球包絡(luò)圓卡爪加工尺寸齒頂圓跨棒距LG528B-17012113.513200.39811右27.12-0.120.35546.3520.015717.123-0.05010.080890.0808933.97452.4159.5356.159.144LG528-170121234720-0.52519右56.35-0.1350.367149.120

5、.017541.093-0.06580.022840.0228422.9327151.11157.46157.50152.0157.38LG528B-17012133.253720-0.05621.57右56.35-0.120.373129.30.018345.121-0.0540.02990.029924.9809132.84139.19139.26135.4139.07LG528B-1701214A3.528200.00619右47.12-0.120.367103.650.017537.788-0.05010.037550.0375526.837108.40115.52115.50110.

6、7LG528B-1701214B3.520200.4815右37.12-0.120.3672.4690.016528.063-0.05010.06180.061831.312579.3886.5086.5082.8LG528B-17013143.526200.0119左37.12-0.120.36796.2430.017527.35-0.05010.039210.0392127.2016100.99108.11108.22103.3LG528B-17013253.534200.18415左57.12-0.120.36123.20.016548.776-0.05010.036790.036792

7、6.6654129.01136.13136.22131.5 四、工裝的設(shè)計(jì)1. 工裝的性能設(shè)計(jì)l 結(jié)構(gòu)性能 可以滿足螺旋角為max=25，寬度為b=30（定作卡爪可超出此范圍）的單聯(lián)斜齒輪的裝夾定位；能在普通內(nèi)圓磨床（M2110C或M2120A）上使用；采用液壓動(dòng)力對(duì)夾緊力卸載、工裝膜片自動(dòng)加載的方式，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化裝夾保證生產(chǎn)效率；工作安全可靠；工裝調(diào)整簡(jiǎn)單方便。l 質(zhì)量性能 能滿足磨削后齒輪的齒圈跳動(dòng)檢驗(yàn)項(xiàng)目符合技術(shù)要求；加工的重復(fù)精度高，質(zhì)量穩(wěn)定。l 使用性能 易于操作，裝卸零件方便快捷；易于調(diào)整，精度恢復(fù)方法簡(jiǎn)單；液壓動(dòng)力夾緊，省力可靠。2. 工裝的結(jié)構(gòu)及參數(shù)設(shè)計(jì)l 在本工裝結(jié)構(gòu)中，參數(shù)主

8、要體現(xiàn)在專用卡盤上，其定位直徑、卡盤卡爪包容弧度等參數(shù)均應(yīng)依據(jù)齒輪的螺旋角和量球包絡(luò)圓直徑來(lái)確定。具體確定方法見(jiàn)下表：齒輪項(xiàng)目螺旋角量球包絡(luò)圓直徑范圍min=11min=59.53max=21.565max=157.46設(shè)計(jì)參考=22=i工裝項(xiàng)目卡爪包角（3槽、4槽）定位直徑卡爪徑向?qū)挾葮O限值過(guò)程值3=34224=4406D=i+0.06Rmin=20確定值（分組）取=50D130mm（210-i）/2D130mm（180-i）/2l 量球包絡(luò)圓直徑 在工程中，根據(jù)制造系統(tǒng)的差異性和用戶的要求，齒輪的量球包絡(luò)圓直徑需要進(jìn)行微量的調(diào)整，工藝工裝也要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，具體調(diào)整量見(jiàn)下表：理論跨棒距理論

9、球外圓工裝定位圓d+（0.050.10）l 裝入工件后，膜片工裝的加緊力來(lái)源于膜片自身的彈力，按能實(shí)現(xiàn)0.6-0.8的過(guò)盈量設(shè)計(jì)專用環(huán)。3. 工裝材料的選擇l 專用卡盤 65Mn 具有良好的彈性和一定的強(qiáng)度；l 專用卡爪 T10 具有高的硬度和強(qiáng)度，耐磨；l 法蘭盤和專用環(huán) 45 具有一定的強(qiáng)度；l 其他零件 材料不作特殊要求。4. 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)利用內(nèi)孔磨床原有液壓系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了專用油缸，在油缸推力作用下，張開(kāi)膜片工裝卡爪，裝卸工件；油缸卸壓后，在彈力作用下膜片恢復(fù)原狀，自動(dòng)定位加緊工件。五、 工裝的制作工裝的制造是實(shí)現(xiàn)工裝設(shè)計(jì)思想的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本工裝制作的目標(biāo)，是最終保證被加工齒輪齒圈徑向跳動(dòng)的

10、檢驗(yàn)項(xiàng)目控制在技術(shù)文件要求的范圍之內(nèi)。為此，應(yīng)注意以下制作要點(diǎn)：i. 專用卡爪 應(yīng)成套制作和存放，熱處理淬火后先磨削同一基準(zhǔn)面，用磨削夾具磨出卡爪的外徑尺寸，內(nèi)徑尺寸不磨或留有磨削余量，備用。此工藝基于兩方面的考慮：a. 徑向與基面垂直，能使卡爪在更換或調(diào)整過(guò)程中保證其與機(jī)床主軸的同軸度和重復(fù)裝配精度；b. 卡爪的內(nèi)徑尺寸上留有磨量，待工裝組裝后由機(jī)床自磨，方法簡(jiǎn)單，精度易于保證。ii. 法蘭盤 在熱處理淬火之前，內(nèi)錐孔、止口的徑向和端面均應(yīng)留有足夠的磨削余量。先與機(jī)床主軸配磨錐孔，達(dá)到要求后與主軸裝配并磨出止口的徑向和端面尺寸，待與專用卡盤裝配。iii. 專用卡盤 在熱處理淬火之前，底盤外徑

11、及端面、專用卡爪徑向定位尺寸、專用環(huán)徑向定位尺寸等均應(yīng)留有足夠的磨削余量。先磨出底盤的外徑和端面，與法蘭盤裝配后，磨成兩個(gè)徑向定位尺寸；裝配專用卡爪，啟動(dòng)液壓頂桿系統(tǒng)，裝入專用環(huán)（專用環(huán)與專用卡盤有0.60.8mm的過(guò)盈量）按給定的專用卡爪內(nèi)徑尺寸磨成。檢查跳動(dòng)量，應(yīng)在0.008mm以內(nèi)（注意：與機(jī)床精度有關(guān)）。iv. 保持器 節(jié)圓球保持器在制作中，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整隔墊的厚度，以使每串的鋼球能均勻地分布在齒槽中。同一保持器上的鋼球直徑應(yīng)保持一致。v. 各工裝件在熱處理淬火前，均應(yīng)將各類尖角倒鈍和倒圓，以保證裝配精度和減少工裝使用過(guò)程中的安全隱患。六、 工裝的使用和調(diào)整工裝的使用步驟：驗(yàn)證工裝的編號(hào)和

12、專用卡爪的編號(hào)驗(yàn)證齒輪磨孔保持器并套上齒輪啟動(dòng)液壓裝入保持器和齒輪液壓卸載啟動(dòng)主軸磨削停車檢驗(yàn)啟動(dòng)液壓卸下齒輪和保持器。i. 工裝在使用前，應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)證，主要驗(yàn)證內(nèi)容有：工裝完工后的驗(yàn)證，主要驗(yàn)證液壓動(dòng)作和工裝的有效性。檢查產(chǎn)品編號(hào)與工裝編號(hào)、卡爪編號(hào)的一致性或直接測(cè)量卡爪的回轉(zhuǎn)直徑。驗(yàn)證工裝的精度，一般用試切削的方式進(jìn)行，用被加工零件的精度來(lái)估算工裝精度（正常生產(chǎn)后應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行首件檢查制度）。以上應(yīng)由專職質(zhì)檢員和設(shè)計(jì)人員進(jìn)行。ii. 工裝在使用中，應(yīng)經(jīng)常檢查各部位的聯(lián)接情況，清理和維護(hù)好工裝。發(fā)現(xiàn)異常或被加工零件超差，應(yīng)及時(shí)對(duì)工裝進(jìn)行調(diào)整。iii. 工裝的調(diào)整：工裝在完工后的首次調(diào)整（驗(yàn)證調(diào)整）

13、，應(yīng)首先調(diào)整液壓頂桿的行程，以能順暢裝卸零件為準(zhǔn)，一般間隙在0.5-0.8mm之間，不宜過(guò)大。其他按工裝的制作、驗(yàn)證要點(diǎn)執(zhí)行。工裝的補(bǔ)償調(diào)整，是基于卡爪磨損、松動(dòng)、更換時(shí)的調(diào)整，可采用增加補(bǔ)償銅皮或調(diào)整專用環(huán)直徑的方法。增加補(bǔ)償量，應(yīng)注意補(bǔ)償介質(zhì)厚度及其一致性，厚度不宜太大，以能使得卡爪有修磨量為準(zhǔn)；調(diào)整專用環(huán)的直徑減小量應(yīng)以卡爪有修磨量為準(zhǔn)，不宜過(guò)大，調(diào)整的次數(shù)不宜過(guò)多，確保卡爪的加緊過(guò)盈量不小于0.40mm。工裝的安裝調(diào)整，是指工裝重新安裝或重新裝配時(shí)的調(diào)整。此調(diào)整以復(fù)查工裝各部分的精度為主，重點(diǎn)復(fù)查和調(diào)整與機(jī)床聯(lián)接后的裝配精度，并按有關(guān)首次調(diào)整和補(bǔ)償調(diào)整的原則進(jìn)行。七、 結(jié)論彈性膜片磨孔夾具是我們開(kāi)發(fā)的一種新型夾具，它優(yōu)于其他的裝夾方式，其特點(diǎn)是：1. 彈性膜片磨孔夾具是整體彈性?shī)A具，夾持力均勻一致。2. 彈性膜片磨孔夾具自定心好，頻繁裝夾，變動(dòng)量穩(wěn)定在0.02之內(nèi)。3. 彈性膜片磨孔夾具裝夾方便，與液壓頂開(kāi)機(jī)構(gòu)配合使用，省力、省時(shí)，裝夾時(shí)間只