关于D15一二档齿套磨内孔夹具的设计及优化

牟朋真　孙乐乐　王秋艳

摘 要：通过实际进行的D15一二档齿套磨内孔夹具的设计，以及该夹具在生产现场使用的一些实际问题的处理，主要讲述这类齿轮加工夹具的设计方法和步骤。

关键词：齿轮；磨内孔；节圆夹具

齿轮是汽车行业主要的基础传动元件，通常每辆汽车中有18-30个齿轮，齿轮的质量直接影响汽车的噪声、平稳性及使用寿命。齿轮加工机床是一种复杂的机床系统，是汽车行业的关键设备，世界上各汽车制造强国如美国、德国和日本等也是齿轮加工机床制造强国。

要想得到高质量、高精度的齿轮，必须先从齿轮的机加工做起。齿轮加工中最广泛和常用的工艺流程是锻坯，粗精车，滚剃齿，渗碳淬火，磨削，珩磨齿。

齿轮的磨削加工先要对经过热处理的齿轮内孔进行精加工，以提高尺寸精度和减小形位公差。原因是由于齿轮热处理后会发生变形，导致了齿轮内孔也跟着变形，以致热处理前所作齿轮内孔基准在热处理后失去了应有的作用。

为了保证齿轮的加工质量，提高其传动性能，我们就不得不给齿轮内孔留热处理后的磨量，以便热处理后进行磨内孔。

我们都知道齿轮是通过齿面的接触进行啮合传动，因此采用节圆定位来修磨齿轮内孔无疑是最佳方法。采用节圆夹具磨削齿轮内孔能有效保证齿部与安装基准的加工精度，获得满意的加工质量。下面我们就以D15一二档齿套零件为例，对齿轮磨内孔节圆夹具的设计方法与步骤作一下介绍：

一、首先根据D15一二档齿套的齿轮参数，用AutoCAD软件生成齿轮的齿形图。如下图所示：

二、根据设备上的薄膜卡盘的连接尺寸，绘制出定位柱法兰盘的图纸。

三、根据定位柱法兰盘及D15一二档齿套相关尺寸绘制出定位柱的图纸。

四、最后将所有的夹具零件组装到一起，得到装配图，如下图：

此套夹具各零件在设备上的安装步骤：

1）首先将三个定位柱装到定位柱法兰盘的定位套中，定位套内孔要清洁、无污物。

2）用簧丝把三个定位柱固定好，要注意保证三个定位柱在定位套中滑动顺畅。

3）最后把定位柱法兰盘安装到设备上的薄膜卡盘上，利用定位柱法兰盘止口及端面定位后，用螺钉紧固好，使其定位准确。要注意三个定位柱应位于薄膜卡盘上的三个卡爪内弧处，保证卡盘动作时，卡爪能使定位柱实现对齿轮的夹紧、放松。

此套夹具的工作原理：

安装在设备上的薄膜卡盘内有油缸，当油缸工作时，活塞杆端面顶到膜片上，膜片向外鼓起，与膜片一体的三个卡爪也向外移动，三个定位柱在簧丝的作用下也向外移动，整套夹具处于放松状态，此时可用一只手进行工件上料，把D15一二档齿套的端面与薄膜卡盘上定位座的端面靠紧，保证不动，另一只手按设备上的夹紧电钮，此时油缸的活塞杆后退，卡盘上的膜片回复，卡爪复位，同时也会驱动三个定位柱向圆心方向移动，实现对D15一二档齿套齿槽的夹紧。从而完成对工件的完全定位。此后设备上电机带动卡盘旋转，右侧的砂轮轴沿轴向向工件内孔移动，到位后，再沿工件径向移动，当砂轮与工件内孔面接触后实现磨削加工。

此套夹具在使用过程中出现的问题：

1）工件加工完成后内孔被磨成椭圆，主要是由于夾紧力太大，而工件壁比较薄，造成工件被夹变形，调整设备的液压系统压力后，降低了对工件的夹紧力，工件的内孔圆柱孔恢复正常。

2）工件加工完成后齿跳大，检查定位柱法兰盘发现，安装定位柱的三个侧面孔在圆周方向上的分度不好，导致工件夹紧后内孔与卡盘不同轴，工件内孔磨偏。在定位柱法兰盘重新制作保证（下转第169页）（上接第158页）了分度后，齿跳达到工艺要求。

3）整套夹具调试完成后上线加工了几个班次，每个班次都有20多件内孔磨偏。针对这一情况，我们又对该夹具进行了仔细检查、分析，发现加工时定位柱与定位套之间存有磨屑，导致了定位柱在定位套中来回滑动不顺畅、卡滞，造成了这小批量废品的产生。我们就又在定位套前部安装了三个密封圈，保证磨屑进不到定位柱与定位套之间。改造完成后，这样的废品再也没有出现。

總的说来，这套节圆夹具的应用保证了齿轮的加工精度、稳定了产品质量；又提高了劳动生产率和降低了成本；有利于改善工人劳动条件，保证安全生产；我厂经过多年实践应用，已取得了良好的经济效益。