磨螺纹夹具转让

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[齿轮内孔磨夹具设计研究]
江  静（安徽工业经济职业技术学院   安徽合肥   230051）
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摘　要：在齿轮加工中，以齿轮齿面为基准磨内孔，是经常用到的加工方法，在此道工序中必须有专用的磨夹具。本文介绍了作者设计的两种结构简单、操作方便、精度高的节圆磨夹具。多年的生产实践表明这两种节圆磨夹具切实可行。
关键词：齿轮   夹具   滚柱   定位
7 g/ `" L1 l, e; g" d/ P( ]$ B" d收稿日期：2006年12月
作者简介：江静（1962--），女，高级工程师，曾多年在企业从事机械零件加工工艺设计、工装设计、专用机床设计、汽车设计；目前主要从事机电类专业课和专业基础课的教学工作。
- X% [# T+ u$ G
* ^, Q5 K. p, E- H" i* S热处理后齿轮齿圈径向跳动允差的控制，在没有齿轮磨床时，只能在热处理前提高齿轮加工精度和减少齿轮热处理变形来控制，同时想到的是以热处理后的齿轮齿面为其定位准，磨削齿轮的定心内孔以保证齿圈径向跳动的允差。实践证明，只要保证夹具的定位精度，这种方法是可行的。下面介绍我所设计的两种结构简单、操作方便、实用的节园磨夹具。
一、    弹簧套式节园磨夹具
! _; M5 A1 @9 X- u  t5 q5 i6 b■
. B+ I. K- G/ L$ d0 g! o, G图1
" V' F; `8 ?; r/ e$ ^2 X1、 结构与操作方法
) ~1 w4 U2 \. G6 b2 `结构如图1。手持保持圈，将3个滚柱插入齿槽内，再把齿轮放入弹簧套内，拧动内六角螺钉，使弹簧套通过滚柱夹紧齿轮，即可开始磨孔。本夹具适用于分度园直径小于φ120的齿轮。用这种夹具在普通磨床上磨齿轮内孔，齿圈径跳可控制在0.05mm范围内。
2、主要件的设计加工要点
（1）夹具体：夹具体选用能热处理淬火到HRC55以上的优质碳素钢或合金钢。内锥面淬火到HRC55~62。借助于连接法兰，将夹具体安装于磨床主轴，用磨床本身磨夹具体内锥孔，使其锥面跳动允差不大于0.01mm，粗糙度值不大于Ra0.8um。
（2）弹簧套：弹簧套选用65Mn。淬火硬度HRC45。以内孔定位磨外锥面，并与夹具体内锥面配磨，接触面不少于百分之八十。内孔和外锥面粗糙度Ra0.8um。由于夹紧后，孔径收缩，故在锥面沿轴向开有5mm宽通槽，此槽待外锥面及内孔磨好后再铣成。
: w5 N9 u8 [6 v0 ?- g2 |0 h5 o（3）滚柱：滚柱选用T8材料，淬火硬度HRC58～62，圆柱度允差0.005mm，粗糙度Ra0.8um，三件滚柱外圆直径需一致，相差不得超过0.005mm.
3、滚柱在保持器环上的位置：若齿轮齿数为3的倍数，则滚柱在保持器上均布。若不是3的倍数，则布置于三分之一齿轮圆周处就近齿槽的位置上。
4、滚柱直径dp值的确定
  W7 Y8 Q# O" n" T9 n' H0 W- }; l（1）滚柱直径dp值应满足：滚柱放入齿槽后要高出齿轮的外圆，否则不能夹紧分度圆，而滚柱的中心位置必须高于齿轮分度圆，用滚柱模拟齿形，滚柱与两齿侧的接触点应位于齿轮分度园的附近。如不考虑齿侧间隙，则两接触点的弦长等于分度园齿厚弦长，则So=Sf==mzsin(90/z)  式中：So——滚柱与两齿侧接触点弦长；
Sf——齿轮分度圆齿厚弦长
（2）滚柱直径dp值的计算:图2中，直角三角形O’AB中AB=Sf/2； O’A=AB/cosaf=(Sf/2)/cosaf=mzsin(90/z)/2cosaf dp=2O’A=mzsin(90/z)/cosaf；式中af——分度圆压力角， 按上式算出dp后取整，即为实际滚柱直径。
, f! g/ ^, ]. `, F% B& u/ Q5、弹簧套内孔直径Dc值的计算
" W0 u+ B4 J0 T+ O        Dc=Db+(0.2～0.5)
$ E3 g. l, l; R. R* r4 V7 E5 O        Db=Da-△m
图3式中Dc——弹簧套实际直径
Db——弹簧套计算直径
    △m ——齿厚最小减薄量引起的直径方向误差
7 ^! }% ~8 w; g8 J    Da——弹簧套公称计算直径
8 g: l& O& K0 }3 U; S# G* V* h弹簧套内径Dc值由齿轮分度圆弦齿厚最小减薄量（齿厚上偏差）确定，并使弹簧套留有装卸工件的间隙，故而Dc值等于Db值增加0.2～0.5mm。
（1）    滚柱放入齿槽内的外径Da值的确定
根据渐开线原理及几何特性，按图4可得如下
关系式：
% Z+ Q1 O, V; ?3 ^/ Vθx=tgax-ax=invax cosax=ro/Rx Rx = ro/cosax
" m0 {' |- ]' p0 |0 J式中
2 V' H; O2 D  ?- f( g( e1 S" |    θx——渐开线展角
    ax——C点压力角
    Rx——渐开线向量半径
0 z( M7 `; F* H) t    ro——基圆半径
计算Da值的推导见图5
: D* `5 A$ T* o& z2 U. C# M  n$ r图5中虚线所表示的渐开线，也是形成齿面的同一基园所形成，这条渐开线通过圆柱中心。由图5求出以下关系式：
8 a( V4 X" w; `' g. V6 B% |    θx=invax；θf=invaf；
    ω1=DF/ro=AB/ro=dp/2roω2=Sf/2rf；
    ω3=S f /rf=π/z；
; j0 X9 {+ |  d0 [- W" H0 R/ f- W    θx =ω2+θf +ω1-ω3
! Y4 l! X0 ^4 x- W2 Q7 BInvax=Sf/2rf+invaf+dp/2ro-π/z
) {1 i6 @$ z' x& ~$ ]上式中：af为分度圆压力角，查渐开线函数表可得inva f，由此可得ax的角度值。在直角三角形AOC中，cosax=ro/Rx；Rx=ro/cosax=rfcosaf/cosax 可得： Da=2Rx+dp=2rfcosaf/cosax+dp式中： Rx—滚柱中心至齿轮中心距离ax—通过圆柱中心渐开线在中心点压力角； ro—基园半径rf—分度园半径
〈2〉△m的计算
0 U3 M, o$ s" R) R2 z( Z△m值根据分度园弦齿厚的最小减薄量（齿厚上偏差）△MS值经计算确定，画出计算图6
在直角三角形中，使AB=△MS，则得：AC=ABcosaf=△MScosaf，在直角三角形O’EF中，取O’E=AC,而O’F即为分度园弦齿厚最小减薄量偏差△m值。
+ U" E. I$ a; m4 G△m=O’E/sinax=AC/sinax=△Mscosax/sinax
# m* \& R1 {* x; U6 T; Q1 L△m =△Mscosaf/sinax
& z5 Y* Y! s0 n( J/ m2 q式中：△MS——分度园弦齿厚最小减薄量（齿厚上偏差）
5 \$ |/ E" r' ^4 U二、凸轮式节园磨夹具
- s" L# v$ z. z# l/ G# X) m7 i, c1、结构与使用方法
3 z( s5 a$ U0 m, p结构如图7。将保持器上的滚柱插入齿槽，然后把齿轮放入凸轮环，转动齿轮使滚柱进入凸轮面，再把扳手上的夹紧销插入齿槽，转动扳手，使齿轮夹紧。本夹具适用所有齿数、模数的齿轮，其精度主要取决于凸轮环上三凸轮面的同轴度。
2、凸轮环的设计加工要点
% _* |2 X- A1 y9 [# I凸轮环选用能热处理淬火至HRC55以上的优质碳素钢或合金钢，三凸轮面淬火硬度为HRC58～62。三凸轮面对应点直径必须一致，允差为0.005mm，凸轮面粗糙度Ra0.8um。夹具安装于磨床上后，校正三凸轮面，对应点跳动允差0.01mm。
3、凸轮面大径、小径的确定
/ ^/ g% h' ^: T" A: O2 ?如图8：D大径=Db+0.5 D小径=Db-0.5
$ a- _- i; X8 y" W$ W8 l- GDb计算与弹簧套式节园夹具一致。
6 e7 P" v' X3 L  h0 v4、其余零件的设计、计算、加工与弹簧套式节园夹具一致
/ D, x1 X+ @, V2 w2 C
; i1 H4 A- t& N* z, T$ t3 Y参考文献:［1］刘文剑.夹具工程师手册［M］.哈尔滨 : 黑龙江科技出版社,1991, 4
［2］王小华.机床夹具图册［M］.北京 : 机械工业出版社,1991, 5
［3］刘守勇.机械制造工艺与机床夹具［M］. 北京 :机械工业出版社，2000,5

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