磨螺纹夹具转让

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[齿轮内孔磨夹具设计研究]
江  静（安徽工业经济职业技术学院   安徽合肥   230051）
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摘　要：在齿轮加工中，以齿轮齿面为基准磨内孔，是经常用到的加工方法，在此道工序中必须有专用的磨夹具。本文介绍了作者设计的两种结构简单、操作方便、精度高的节圆磨夹具。多年的生产实践表明这两种节圆磨夹具切实可行。
关键词：齿轮   夹具   滚柱   定位
收稿日期：2006年12月
作者简介：江静（1962--），女，高级工程师，曾多年在企业从事机械零件加工工艺设计、工装设计、专用机床设计、汽车设计；目前主要从事机电类专业课和专业基础课的教学工作。
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热处理后齿轮齿圈径向跳动允差的控制，在没有齿轮磨床时，只能在热处理前提高齿轮加工精度和减少齿轮热处理变形来控制，同时想到的是以热处理后的齿轮齿面为其定位准，磨削齿轮的定心内孔以保证齿圈径向跳动的允差。实践证明，只要保证夹具的定位精度，这种方法是可行的。下面介绍我所设计的两种结构简单、操作方便、实用的节园磨夹具。
1 M+ O1 S7 Z! A. n( I* W9 z! D一、    弹簧套式节园磨夹具
  B& z8 Q7 |. y0 a/ X■
图1
+ e  u/ [% i  W0 e6 e1、 结构与操作方法
结构如图1。手持保持圈，将3个滚柱插入齿槽内，再把齿轮放入弹簧套内，拧动内六角螺钉，使弹簧套通过滚柱夹紧齿轮，即可开始磨孔。本夹具适用于分度园直径小于φ120的齿轮。用这种夹具在普通磨床上磨齿轮内孔，齿圈径跳可控制在0.05mm范围内。
' j" D, N( a' f+ H2、主要件的设计加工要点
- O2 `" \5 |3 R" {（1）夹具体：夹具体选用能热处理淬火到HRC55以上的优质碳素钢或合金钢。内锥面淬火到HRC55~62。借助于连接法兰，将夹具体安装于磨床主轴，用磨床本身磨夹具体内锥孔，使其锥面跳动允差不大于0.01mm，粗糙度值不大于Ra0.8um。
( ~& Y0 L. M/ l5 r# X. J（2）弹簧套：弹簧套选用65Mn。淬火硬度HRC45。以内孔定位磨外锥面，并与夹具体内锥面配磨，接触面不少于百分之八十。内孔和外锥面粗糙度Ra0.8um。由于夹紧后，孔径收缩，故在锥面沿轴向开有5mm宽通槽，此槽待外锥面及内孔磨好后再铣成。
5 p7 I- ^4 y/ X（3）滚柱：滚柱选用T8材料，淬火硬度HRC58～62，圆柱度允差0.005mm，粗糙度Ra0.8um，三件滚柱外圆直径需一致，相差不得超过0.005mm.
# V$ [8 E0 D( }7 E/ t/ \! F& F3、滚柱在保持器环上的位置：若齿轮齿数为3的倍数，则滚柱在保持器上均布。若不是3的倍数，则布置于三分之一齿轮圆周处就近齿槽的位置上。
; g0 ^1 H. A5 y. ?1 Q7 [2 F4、滚柱直径dp值的确定
7 R9 I$ N' w+ N, {5 y; o（1）滚柱直径dp值应满足：滚柱放入齿槽后要高出齿轮的外圆，否则不能夹紧分度圆，而滚柱的中心位置必须高于齿轮分度圆，用滚柱模拟齿形，滚柱与两齿侧的接触点应位于齿轮分度园的附近。如不考虑齿侧间隙，则两接触点的弦长等于分度园齿厚弦长，则So=Sf==mzsin(90/z)  式中：So——滚柱与两齿侧接触点弦长；
Sf——齿轮分度圆齿厚弦长
（2）滚柱直径dp值的计算:图2中，直角三角形O’AB中AB=Sf/2； O’A=AB/cosaf=(Sf/2)/cosaf=mzsin(90/z)/2cosaf dp=2O’A=mzsin(90/z)/cosaf；式中af——分度圆压力角， 按上式算出dp后取整，即为实际滚柱直径。
5、弹簧套内孔直径Dc值的计算
! r' v& p/ l1 @( a        Dc=Db+(0.2～0.5)
- g. a% z2 g' E5 f1 z        Db=Da-△m
. ?4 O6 R! [6 Z  ~6 _) @0 c图3式中Dc——弹簧套实际直径
7 }+ t+ B; b7 D6 B3 RDb——弹簧套计算直径
    △m ——齿厚最小减薄量引起的直径方向误差
    Da——弹簧套公称计算直径
$ \0 y6 ^% R& \; ^弹簧套内径Dc值由齿轮分度圆弦齿厚最小减薄量（齿厚上偏差）确定，并使弹簧套留有装卸工件的间隙，故而Dc值等于Db值增加0.2～0.5mm。
) l! K9 U  ]0 Q+ ]7 _- a. g+ k（1）    滚柱放入齿槽内的外径Da值的确定
* C/ l+ c8 j5 o0 z根据渐开线原理及几何特性，按图4可得如下
关系式：
5 ^$ K* b2 l3 O, z) |# t7 u, }0 b2 Cθx=tgax-ax=invax cosax=ro/Rx Rx = ro/cosax
式中
, R- z7 x$ g; O  j    θx——渐开线展角
    ax——C点压力角
. U# n# L- S. {. _* _) |7 X    Rx——渐开线向量半径
    ro——基圆半径
5 Q& T4 t! F9 S( C# b& Q计算Da值的推导见图5
8 h* d$ u3 I) N( ]( R. d图5中虚线所表示的渐开线，也是形成齿面的同一基园所形成，这条渐开线通过圆柱中心。由图5求出以下关系式：
    θx=invax；θf=invaf；
% `) |4 M# W9 H! Y$ ]2 C    ω1=DF/ro=AB/ro=dp/2roω2=Sf/2rf；
    ω3=S f /rf=π/z；
    θx =ω2+θf +ω1-ω3
Invax=Sf/2rf+invaf+dp/2ro-π/z
' ^* {! w- ]: ^0 Y5 f$ E  b上式中：af为分度圆压力角，查渐开线函数表可得inva f，由此可得ax的角度值。在直角三角形AOC中，cosax=ro/Rx；Rx=ro/cosax=rfcosaf/cosax 可得： Da=2Rx+dp=2rfcosaf/cosax+dp式中： Rx—滚柱中心至齿轮中心距离ax—通过圆柱中心渐开线在中心点压力角； ro—基园半径rf—分度园半径
〈2〉△m的计算
△m值根据分度园弦齿厚的最小减薄量（齿厚上偏差）△MS值经计算确定，画出计算图6
在直角三角形中，使AB=△MS，则得：AC=ABcosaf=△MScosaf，在直角三角形O’EF中，取O’E=AC,而O’F即为分度园弦齿厚最小减薄量偏差△m值。
; L7 D5 y  R# Q8 Q( w△m=O’E/sinax=AC/sinax=△Mscosax/sinax
, j4 g* N1 g) Y- R2 g+ g△m =△Mscosaf/sinax
式中：△MS——分度园弦齿厚最小减薄量（齿厚上偏差）
9 {+ K/ ?) q5 a8 O0 |: b0 v二、凸轮式节园磨夹具
1、结构与使用方法
结构如图7。将保持器上的滚柱插入齿槽，然后把齿轮放入凸轮环，转动齿轮使滚柱进入凸轮面，再把扳手上的夹紧销插入齿槽，转动扳手，使齿轮夹紧。本夹具适用所有齿数、模数的齿轮，其精度主要取决于凸轮环上三凸轮面的同轴度。
( v4 q# N4 _* c2、凸轮环的设计加工要点
* {: V' i6 T! ~' p3 P: A5 C. D. [凸轮环选用能热处理淬火至HRC55以上的优质碳素钢或合金钢，三凸轮面淬火硬度为HRC58～62。三凸轮面对应点直径必须一致，允差为0.005mm，凸轮面粗糙度Ra0.8um。夹具安装于磨床上后，校正三凸轮面，对应点跳动允差0.01mm。
8 @; C+ s9 A$ X* _2 i( A2 O% ^3、凸轮面大径、小径的确定
6 G: M" _( S2 P0 l% p* o. ^如图8：D大径=Db+0.5 D小径=Db-0.5
Db计算与弹簧套式节园夹具一致。
$ j" e) C1 D# `: [& S4、其余零件的设计、计算、加工与弹簧套式节园夹具一致

参考文献:［1］刘文剑.夹具工程师手册［M］.哈尔滨 : 黑龙江科技出版社,1991, 4
. s3 }/ E, O9 ?( i［2］王小华.机床夹具图册［M］.北京 : 机械工业出版社,1991, 5
/ v. c* D/ R, l［3］刘守勇.机械制造工艺与机床夹具［M］. 北京 :机械工业出版社，2000,5

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