基于銑用夾具上定齒定位銷的優化設計

付向梅

（中國重汽集團大同齒輪有限公司 工藝部，山西 大同 037305）

引言

在現代生產中，夾具是一種不可缺少的工藝裝備，它的高精度制造直接影響著齒輪類零部件的加工精度。因此想要制造高精度的齒輪，所用夾具的精度尤為重要，而夾具關鍵在于精準的定位。可靠的定位和夾緊可以減輕甚至取消劃線工作，用裝備取代人工操作，減小了產品出現偏差的概率，提高了零件的精度。近年來，高速列車、能源裝備、航空航天及船舶與海洋工程等領域的高速發展對齒輪精度和可靠性提出了更高的要求。在大批量生產中，銑用夾具降低了勞動強度，提高了加工效率以及精度，為企業和社會創造了更高的經濟效益。本文重點研究了齒輪銑工序的夾具，為滿足實際生產需要而進行的優化設計。

1 優化設計由來

在實際生產中，有些齒輪外部結構與齒槽中心線或齒部中心線有一定關系，比如孔系和標記點等。但是在《夾具設計手冊》中只有針對孔用定位銷的相關信息，為此工藝人員要開拓思路、集思廣益、不斷創新，設計工裝以齒槽或齒部定位，來進行相關結構的加工。下面以漸開線齒輪（壓力角α＝15°）上一孔相對齒槽中心線角度關系，對加工中心銑用夾具上定位銷的優化設計進行分析。

2 設計方案

2.1 定齒定位銷的形狀結構

借鑒《夾具設計手冊》中的定位銷形狀進行局部改進，將定位銷插入孔內的部分改為可以插入齒槽的形狀，如圖1定齒定位銷（以下簡稱為定位銷）主要改進的地方是將原來直段改為角度為2倍齒輪壓力角的錐段，定位銷上錐段的某部位可以和齒輪齒面線接觸，并且能滿足在錐段有一部位的橫截面直徑d1等于齒輪分度圓齒槽寬。經驗要求d1所在截面距離L01定位銷前端最好不小于整個錐段長度L0的1／3，即L01≥L0／3（如下頁圖2）；同時L01不得大于齒根高hf，并留有一定的余量△t。再者要將錐段最左端進行倒圓角（如下頁圖3），防止其有毛刺影響定位和較嚴重的劃傷齒面。

圖1 錐段定位銷

2.2 定齒定位銷的工作原理

組成整個定位器的主要零件如下頁圖4所示，其中R為齒輪分度圓半徑，Rf為齒輪根圓半徑，Ra為齒輪頂圓半徑。當定位銷在彈簧的作用下處于圖4所示的4－1圖時，定位銷前端插入齒部，并且不頂齒根；定位銷上穿的小銷的位置一般L2＝（1／3～1／2）L5，來保證彈簧可以起到作用，同時滿足當定位銷在操作工的作用下被拉回處于圖4－2時，齒輪的頂圓所在位置與定位銷前端有一定的間隙，方便工件可以被取下，并對定位銷不造成磕碰。

圖2 錐段定位銷

3 分析計算

依據定位銷的工作原理，如圖4－1圖，確定整個定位器距離中心的距離L，有L＝L1－L01－L2－L3－L4＋R。

同時要確保定位銷中心線距離底板的高度等于齒輪齒寬一半的地方距離底板的高度，而定位銷裝在定位器上在安裝到底板上時，由支撐板的某個尺寸決定著定位銷中心線距離底板的高度。對整個銑用夾具要求具有互換性，則對定位器（定位銷）中心線與心軸軸線的角度誤差為±6′。其他要求可參考《夾具設計手冊》定位器的介紹。

4 效果驗證

對于齒部再加工的齒輪零部件，經多年的使用驗證此方案可行，并一直延用。但在實際操作中這種定位銷是插入齒槽，比較容易劃傷齒面，在齒部再加工的情況下完全可以使用；但對于齒部不再加工的齒輪，定位銷前頭則需再進行改進，方案如圖2。除錐面角度和倒圓角的要求外，定位銷的前端定位部分的寬度B應大于齒寬，并且兩端都要超出齒端，使得定位銷能包裹兩齒側面。經過驗證此方案也可行。

圖4 定位器中定位銷

5 結語

經使用證明，以上銑用夾具定齒定位銷的優化設計方案可行，并具有很好的效果。在批量生產中，該夾具對穩定產品質量，提高生產效率，起到了事半功倍的作用。該銑用夾具定齒定位銷的優化設計是在實際生產加工過程中不斷改進、創新的基礎上產生的，尤其在日益競爭激烈的機械制造業市場驅動下，工藝人員更要做到不斷改進、不斷創新。

［1］ 朱耀祥，浦林祥.現代家居設計手冊［M］.北京：機械工業出版社，2009.