便于对刀的插键槽成组夹具

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平键和半圆键联接中的轮毂键槽的加工，根据其生产批量大小，常用的是插削和拉削，少数大而笨重的工件也可用刨削加工。笔者总结多年来采用专用插夹具、组合插夹具［1、2］插削轮毂键槽、定位槽的经验，应用可调整夹具的原理，设计了以下几种规格的键槽插削成组夹具，解决了夹具中工件的定位和夹具的对刀问题，所插键槽、定位槽对轮毂孔的截面对称度误差可达0.01mm以内。
1　成组插夹具结构
　　图1所示为轮毂孔基本尺寸小于75mm的成组插夹具，它主要由基础角铁、对刀角铁、T型螺栓、螺母、平键、压板等基础元件和专用更换元件定位轴组成。对刀角铁的宽槽尺寸B根据情况可分为20mm、45mm、76mm三种规格或者40mm、76mm二种规格。对刀角铁装上平键后安装在基础角铁上，待按工件高度调整好到底面的距离后用T型螺栓和螺母紧固。定位轴的中部尺寸按对刀角铁宽槽尺寸B配作，公差带js5，定位轴头部尺寸D与工件轮毂孔为间隙配合；如轮毂孔精度较低或键槽对称度要求较高时，定位轴头部可设计成小锥度锥体（锥体长30mm左右，锥度一般为1∶300～1∶1000），以轮毂孔的周边定位，并消除了径向间隙。

图1
1.基础角铁　2.定位轴
  [2 ^1 w* [% m, P3.对刀角铁　4.T型螺栓
' S6 @6 Y% G$ O8 S3 |. ]) g! }5.螺母　6.平键　7.压板
　　图2所示的成组插夹具用于轮毂孔基本尺寸大于75mm、小于300mm，它主要由夹具体、过渡板、基础角铁、定位块、插销、平键、T型螺栓、螺母及螺钉、圆柱销等组成。两块过渡板用螺钉和圆柱销紧固在夹具体的两端，形成一个“ ”形体两边装上平键后安装在两块基础角铁上，待按工件高度调整好到底面的距离后用T型螺栓和螺母紧固。
' J$ _6 ~" X% `/ O" S# P% |
* R( z" U# I0 ~3 c+ b0 v图2
1.插销　2.螺母　3.夹具体　4.定位块　5.T
. u; L0 S3 l' x" H: _0 c3 m$ U  R型螺栓，螺母　6.过渡板　7.基础角铁
/ r1 Z0 M$ G" T' Z, I- p7 r　　图3所示的成组插夹具用于轮毂孔基本尺寸大于75mm，且轮毂孔一般为图示直孔的工件。该夹具结构非常简单。由夹具体、定位块和螺钉组成。两块带凸柱体的定位块安装在夹具体的T型定位槽中，调整两凸柱体所形成的定位轴尺寸D为工件轮毂孔基本尺寸，公差带h5。并保证D对B的对称度不大于0.02mm，然后拧紧各两个内六方螺钉，把定位块紧固在T型槽上平面。
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0 w3 g* \' F" g! J) Q图3
& r( H/ h  G0 h: U5 [9 d1.定位块　2.螺钉　3.夹具体
　　图4所示的成组插夹具一般用于轮毂孔基本尺寸大于75mm，且工件多为单件、小批量生产，或者工件外形较大很笨重，或者轮毂孔基本尺寸大于300mm的工件。该夹具结构也非常简单，由夹具体、定位销和螺母组成。两个带偏心螺栓的定位销安装在夹具体的定位槽中，调整两定位销所形成的定位轴尺寸D为工件轮毂孔基本尺寸，公差带h5，并保证D对B的对称度不大于0.02mm，然后用螺母把定位销紧固在夹具体上。
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2 o3 f/ ?9 d* Z5 u图4
1.螺母　2.夹具体　3.定位销
4 r3 P7 J3 a) Y9 D' O% k% K2　成组插夹具的安装及对刀
　　图1、2、3所示的成组插夹具均是安装在插床工作台面上，找正宽槽B与插床纵向移动的平行度误差不大于100∶0.02，成形插刀装正后以宽槽B对刀。对刀方法是：调整工作台横向位置，保证插刀两侧面到宽槽B两边的距离相等，即用比［B-b(键槽宽度)］/2小0.05mm的量块分别贴合在宽槽两侧，用厚薄规检查量块与插刀之间的间隙，凭插入相同尺寸的厚薄规和插入的松紧程度判断间隙是否一致，如果轮毂槽b较宽，要分两次或两次以上的横向移动刀具位置插削完成，则需要根据宽槽B的实际尺寸和工件轮毂槽宽b来计算，即量块厚度L选取比（B-b）/2小0.03～0.04mm，先以宽槽一侧对刀，把量块贴在宽槽一侧，调整插床横向位置，用厚薄规检查，保证插刀一侧与量块之间的间隙为0.02～0.03mm，然后插削一侧轮毂槽深度到图样要求，轮毂槽另一侧也按此方法对刀，但轮毂槽宽b的精度需按试切法保证图样要求。
　　图4所示的成组插夹具待工件在插床工作台面上安装正确后，把该夹具放在工件上部，两定位销插入工件轮毂孔，找正宽槽B与插床纵向移动的平行度不大于100∶0.02后压紧，然后再按上述对刀方法进行对刀。
3　工件的安装与加工
　　图1所示成组插夹具的工件底面以插床台面定位，定位轴通过对刀角铁的宽槽B，其头部插入工件轮毂孔，工件定位正确后可按图1所示情况压紧，然后取出定位轴即可进行插削。
　　图2所示的成组插夹具的工件底面也以插床台面定位，两插销插入工件轮毂孔，工件定位正确后用压板把工件直接压紧在插床工作台面上，即可进行插削。
9 ], x( r! ^9 b; b/ g9 U　　图3所示成组插夹具则是工件直接安装在夹具体上平面上，轮毂孔以两定位块形成的定位轴D定位，工件底面以夹具体上平面定位，待工件定位正确后用压板把工件压紧在夹具体上，即可进行插削。
' K! d/ r3 T8 B( R1 U　　图4成组插夹具的工件直接安装在插床台面上，工件可先单独压紧，或者待成组插夹具按前述方法对刀正确后再一起压紧在插床工作台面上，工件上平面以夹具体下平面定位，轮毂孔以两定位销形成的定位轴D定位，待夹具对刀正确后即可进行插削。
4　轮毂键槽截面对称度误差分析
　　根据国家标准GB1958-80“对称度误差检测”中面对线的检测方法，轮毂键槽（图5）横截面上对称度误差fJ的近似公式为

式中　D--轮毂孔的直径，mm
/ u& F0 ^0 \# C6 q　　　h--轮毂键槽深度，mm
$ _( v: X; E& {4 T5 b- Z- Z  c, U  c) v　　　a--该截面内上、下两对应点的测量读数差

) c7 E5 ^+ h# m' ^# R- ~! G$ R图5
( r  F. ^' ]# A& ~- O. `2 T　　本文所述的成组插夹具的原理是：键槽的理想中心平面由两平行平面所形成的宽槽中心平面模拟，然后工件的定位、夹具的找正和对刀都以这宽槽为基准，从而达到了基准统一。在成组插夹具中，影响读数差a的因素有：基准位置误差ΔJW、基准不重合误差ΔBC和对刀误差ΔDA。这样fJ公式为

/ A4 T) {- I9 {* _$ v) O! C式中　ΔJW=δg+δx+Δmin
　　　δg--轮毂孔公差
　　　δx--定位轴公差
　　　Δmin--最小间隙
4 g6 z) T- X9 d  U3 o% P　　以图3所示的成组插夹具加工工件轮毂孔为φ250H8（+0.0810）、槽宽50mm、深14.2mm键槽为例。调整的定位轴尺寸为?250h6（0-0.029），定位轴对宽槽的对称度ΔBC=0.02mm，设对刀误差（含其它误差）为0.04mm则fJ(mm)为
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* K& }+ f" s' B' w8 i5　应用及注意事项
% S, [$ S/ w# R8 _　　插键槽成组夹具结构简单、紧凑，调整方便，对刀简单容易，既可用于单键槽，又可用于双键槽的加工，图4结构还可用于大轮毂孔键槽的刨削加工。
　　应用上述插键槽成组夹具，工件键槽截面对称度误差可控制在0.01mm以内。但键槽对称度误差还包含长向对称度误差，且取两个方向测得误差的最大值作为该键槽的对称度，因此在应用时还应注意以下几点，以减小键槽长向对称度误差。
　　（1）检查并校正插床滑枕运动轨迹对插床工作台面的垂直度，其值为工件键槽对称度误差的1/2～1/3；
　　（2）调整好插床滑枕间隙，使插削平稳；
  a6 h+ a0 {+ C1 Q4 g　　（3）从零件加工工艺要求，以插床工作台面或夹具体上平面（图3）定位的端面与轮毂孔一次装夹加工保证垂直，并在工件压紧后用厚薄规检查有无间隙，以保证插削平稳。
　　另外，为了延长成组插夹具的使用寿命，夹具元件要尽量选用优质高强度材料，尤其是对刀角铁、夹具体、插销、定位块、定位销、定位轴等主要元件以选用18CrMnMo等优质合金渗碳钢，渗碳层厚0.8～1.2mm，淬硬58～62HRC为宜。【MechNet】
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