在车床上镗削变速箱孔系的三工位夹具

RobertYolessi

DBL型脉动无级变速器是我校早期开发的一种无级变速器，该变速器是由相位差为90°的四相并列连杆机构与单向超越离合器组成的机械式小型无级变速器。箱体是该无级变速器的一个重要零件，其三个孔系的加工尺寸精度和位置精度将直接关系到无级变速器的寿命。
在批量加工变速箱体的三个孔系时，通常在卧式镗床上采用镗孔工艺来解决。但由于受到设备条件等因素的限制和影响，在普通车床上对箱体部件镗孔很难保证加工质量。为此，研制了一种车床镗孔夹具，该夹具使工件一次安装，通过分度机构在三个工位上加工箱体的三个孔系，从而保证了变速箱孔系的加工精度及孔系之间的平行度。经实际使用，效果颇佳，既解决了生产难题，又提高了效率。
2 y. q( M6 v. w8 J# ~4 k6 X8 b- f1 技术要求和工艺方法
( u% T. I5 u" a6 S4 R' P无级变速箱体的材料为ZL104，毛坯采用精密铸造。箱体部件工序图如图1所示，该工序加工箱体孔O1、孔O2和孔O3，加工精度等级均为IT7级，粗糙度值为Ra1.6，三孔平行度为0.05，箱体孔系之间的位置尺寸等见图1。箱体除孔系外，其余各表面均已加工。
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$ y7 G1 N; ~* D图1 箱体孔系加工工序图箱体加工时，采用六点定位方法，A面为主要定位面限制3个自由度，B面为导向定位面限制2个自由度，C面为止推定位面限制1个自由度。夹紧方式采用手动夹紧，夹紧力方向指向主要定位面A。孔系的加工方法分别为，孔O1和孔O2(Ø20H7)工艺:钻孔→镗孔→铰孔。孔O3(Ø40Js7)加工方法:扩孔→镗孔→浮动铰孔。
2 夹具结构及使用方法
镗孔夹具设计的指导思想是，采用工序集中原则，在普通车床上对箱体部件三孔加工一次定位完成，减少了定位误差，确保箱体孔系加工质量。根据该设计思路研制的夹具结构如图2所示。

图2 镗削夹具结构该镗夹具主要由两大部分组成，第一部分是夹具体，通过过渡盘和车床主轴端部固联。第二部分是分度机构，箱体以六点定位方式安装在分度机构上，用四个M12内六角螺钉夹紧。分度机构的回转中心O'和夹具体回转中心O不重合，分度机构偏置49.872mm用一个阶梯圆柱销和夹具体相联接，分度机构可以在夹具体上绕O'转动，并且可以用三个T形槽螺钉拧紧。
; E6 ^+ ^  W% G# y分度机构和夹具体偏心49.872mm，其原因是在车床上镗孔，被加工孔回转中心必须和主轴回转中心O重合。当箱体的一个孔加工完毕，箱体和分度机构一起绕O’转动，使另一个毛坯孔的中心和主轴回转中心O重合。箱体在夹具中正确定位和夹紧后，O’是箱体三孔的等距中心，孔O1、孔O2和孔O3到O'的距离为:
$ K* H# Y% `* `9 O3 d 偏置为49.872mm不仅可以通过分度使箱体三孔系都可加工，而且保证了三孔系的互相水平位置尺寸、垂直位置尺寸及平行度要求等。镗孔夹具的使用方法如下:
装夹变速箱体毛坯 箱体按六点定位原理定位后，用4个内六角螺钉夹紧，如图2所示。
加工孔O3 孔O3的加工工序为:扩孔(Ø36)→镗孔(Ø39.8H8)→浮动铰(Ø40Js7)。
转位分度 松开三个3形槽螺钉，拔出定位器，分度机构和箱体一起绕夹具O’转动。当孔O1转到夹具中心O，定位器自动进入定位孔，使分度机构定位，再用工具拧紧三个T形槽螺钉。
& I$ m! m3 {. ]6 _/ O4 J0 N加工孔O1 孔O1的加工工序为:钻孔(Ø16)→镗孔(Ø19.8H8)→铰孔(Ø20H7)。
% m2 W0 u# V8 O: s9 U: E再转位分度 松开三个T形槽螺钉，拔出定位器，分度机构和箱体一起再绕夹具体O’转动。当孔O1转到夹具中心O，定位器使分度机构定位，拧紧三个T形槽螺钉。
, {* P, v. c- B! l9 s加工孔O2 孔O2的加工工序为:钻孔(Ø16)→镗孔(Ø19.8H8)→铰孔(Ø20H7)。
卸下箱体 松开4个内六角螺钉，将加工完毕的箱体卸下，再将箱体毛坯装入，重复上述过程。
由于分度机构相对夹具体中心偏置，分度机构本身又不对称，该镗孔夹具设计应该有平衡措施，消除回转不平衡现象，以减少振动等不利因素对箱体加工质量的影响。配重块I调节夹具(包括分度机构)相对主轴回转中心O平衡，配重块#调节分度机构相对O’平衡。手拉定位器的作用是保证箱体孔系加工的分度定位精度。
7 ^  q4 J6 V( k) W9 B- P* K3 结束语
该镗削夹具装在CA6140型普通车床上使用多年，经过实际应用表明，设计的三工位变速箱体镗孔夹具能满足生产使用要求，达到预期设计目的，已取得比较理想的效果。特别是箱体一次定位后，精加工采用铰孔工艺不仅保证了加工孔的尺寸精度和加工表面质量的要求，而且通过夹具分度机构转位，确保三个孔系的位置尺寸和平行度要求，因而变速箱体加工质量较好，满足了产品使用要求。
三工位镗孔夹具结构不复杂，夹具体和分度机构材料均采用铸铁(HT200)，制造方便。采用该夹具在普通车床上一次定位批量加工小型变速箱体的平行孔系是保证加工质量的一种有效的方法。
文章关键词： 车床 镗削 夹具