同步器齒套滑塊槽數銑加工脹套式夾具設計

賴人評 吳宜華

摘 要：使用液壓脹套式夾具在數控立銑設備上加工同步器齒套的六個滑塊槽，解決了由于零件設計基準與定位基準不重合導致的產品質量差以及由于手動裝夾方式導致裝夾輔助時間長的問題，滿足了齒套滑塊槽加工精度的更高要求，同時提高了生產效率，減少了操作員工的勞動強度。

關鍵詞：同步器齒套;滑塊槽;基準長;槽寬;脹套;夾具

中圖分類號：U466? 文獻標識碼：A? 文章編號：1671-7988（2019）04-148-03

前言

常用的慣性式同步器是利用同步齒環內錐面與同步錐外錐面互相貼合后產生的摩擦力矩，使同步齒環和同步錐兩者之間轉速相同，再軸向撥動同步器齒套前后滑動，使齒套、同步齒環、同步錐三者接合，從而實現選換檔過程的機構。

為了滿足駕駛員追求換檔手感好、換檔力輕、入檔精準牢靠等方面的更高要求，對同步器制造精度的要求也就越來越高，其中同步器齒套滑塊槽的尺寸精度就是一個方面，因為它將直接影響換檔力、換檔行程和換檔手感。

我公司生產的某型號汽車同步器齒套，內花鍵上有6個滑塊槽（見圖1），要求滑塊槽深0.98⁺₀^0.05、滑塊槽寬10.1±0.08、滑塊槽到基準端面距離為6.75±0.10，以下分別簡稱為槽深、槽寬、基準長。我們傳統的加工方法一般有兩種：其一是“定外圓壓端面”，即小間隙配合抱住零件外圓后再用壓板壓緊零件的端面;其二是“定內孔壓端面”，即小間隙配合定住內孔后再用壓板壓緊零件的端面。采用這兩種方法，夾具與零件的兩個定位面之間都是小間隙配合，所以定位精度低，產品質量一致性差，根本無法滿足顧客圖紙要求;并且都要采用螺栓壓板結構來壓緊零件端面，所以生產效率也較低。為了滿足顧客圖紙要求及提高生產效率，我們決定在數控立銑設備工作臺上加裝液壓缸，設計一種專用的液壓脹套式夾具。

1 夾具設計

1.1 設計構想導入

（1）零件采用成型銑刀加工，銑刀上已制造出滑塊槽形狀（見圖2），所以在銑刀形狀尺寸即定的情況下，工藝關鍵點在于控制銑削的深度，以確保槽深尺寸0.98⁺₀^0.05;同時考慮銑削深度將會關聯到槽寬尺寸10.1±0.08，槽寬在此相當于是自然形成的。假設刀具兩側坡角正好為22°中差，則通過三角函數關系可以確定它們的線性關系為：

槽深每增加0.01mm，槽寬則增加0.0495mm。

（2）零件圖紙槽深尺寸的基準在齒套內花鍵小徑上，所以按照“基準重合”的原則，將工序基準也考慮設在內花鍵小徑上，并且檢測這些尺寸時都采用輪廓儀設備一次性檢出。

（3）為了同時確保6個滑塊槽的槽深、槽寬尺寸都符合圖紙要求，考慮采用脹套自定心的裝夾方式，讓夾具與零件的兩個定位面之間完全貼合，消除傳統夾具中存在的間隙。

（4）考慮到員工勞動強度、工作效率和脹緊力的一致性等因素，考慮在數控立銑設備工作臺上加裝一個立式小型液壓油缸，即通過液壓的方式脹緊。數控立銑Z軸位移精度能足夠確保基準長6.75±0.10尺寸符合圖紙要求。

（5）因為銑刀切削加工時是在齒套型腔內運動的，所以需要將脹套挖空，留出足夠的刀具運動空間。同時圓周均布開設6個銑削窗口，結合銑刀形狀大小，窗口設置應呈“內八”型。

（6）為了防止脹套在沒有裝夾產品狀態下空拉破裂，脹套與錐度心軸之間特別增設一個限位套，其長度尺寸經過驗證，以空拉脹縮量≤φ0.3mm為宜。

同理，為了防止脹套與錐度心軸之間產生相當周向旋轉，考慮在脹套與錐度心軸之間增設一個止動螺釘。

（7）考慮足夠脹緊力及方便裝夾，夾持零件后脹套的脹縮量設為φ0.10-φ0.15 mm為宜。

1.2 夾具動作原理

按下圖3，液壓油缸向下運動，帶動錐度心軸也向下運動，在錐度作用下，拉力得到分解，其中分解出的橫向力迫使脹套向外脹大，脹套作用外圓與零件內花鍵定位小徑貼合，從而實現自定心夾緊零件。液壓油缸向上運動時，即零件夾緊松開。

定位圓盤與零件端面貼合后，通過調整數控立銑Z軸高度即可確保基準長尺寸。

零件上端面不能施加壓緊力，以避免產生過定位，但在脹套脹緊零件之前，操作者可以用手在零件端面上適當施加一個預壓緊力，以使零件端面與定位圓盤作用面貼合充分。

2 夾具驗證

我們采用新、舊夾具各連續加工了50件零件，測算出工序能力CPK值和平均單件裝卸時間，對比數據如下：

根據對比數據及加工實踐，可以看出：

（1）采用液壓脹套式的新夾具后，產品質量明顯提升，槽深、槽寬和基準長三個關鍵項目的CPK值均大于1.66，完全可以滿足顧客零件圖紙要求。

（2）零件加工時的裝卸時間比原來減少了近三分之二，大幅提高了生產效率。

（3）采用液壓夾緊，操作員工勞動強度大幅減少。員工每次裝夾零件時只需手壓產品啟動開關，不再需要手工裝壓板鎖螺栓了。

3 結語

通過對數控立銑上傳統同步器齒套滑塊槽裝夾方式的改進，齒套滑塊槽的加工精度、產品一致性、生產效率明顯提升，操作員工勞動強度大幅減少，充分達到預期效果。另外，新式夾具不僅是定位基準和定位方式的改進，也是對“機器代替人”的一個實踐。

參考文獻

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