CN111515473A - 一种用于转向器摇臂轴扇形齿轮磨削加工的夹具以及装夹方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于转向器摇臂轴扇形齿轮磨削加工的夹具以及装夹方法，包括夹具座和液压夹持机构，夹具座上开设有工件安装孔；液压夹持机构包括径向开设于夹具座上的油缸孔，且油缸孔与工件安装孔相连通，油缸孔内安装有两个活塞夹紧块，两个活塞夹紧块通过弹性机构相连接，第一液压油腔和第二液压油腔通过液压油路与液压站相连通；当两个所述活塞夹紧块向油缸孔中间位置靠拢时，两个活塞夹紧块的夹持曲面与工件夹持端轴紧密接触。本发明解决了摇臂轴工件夹持端轴较短、难夹持的问题，增大了夹持刚性，使工件夹持更加牢靠；实现了工件的快速自动夹紧和放松动作，提高了加工效率和机床的自动化水平。

Description

一种用于转向器摇臂轴扇形齿轮磨削加工的夹具以及装夹 方法

技术领域

本发明涉及工装夹具技术领域，尤其涉及一种用于转向器摇臂轴扇形齿轮磨削加工的夹具以及装夹方法。

背景技术

汽车行业的发展要求转向器摇臂轴扇形齿轮由插齿工艺改为磨齿工艺，由于转向器摇臂轴在磨齿时，夹持端轴较短，摇臂轴扇形齿轮模数一般较大，因此磨削时选择的砂轮直径较大，给夹持造成一定的困难，目前磨削摇臂轴扇形齿轮主要采用加长顶尖配以鸡心夹头夹持工件外径，工件系统刚性差，手工操作装夹工件，随机性大，生产效率低，劳动强度大，无法满足汽车行业大批量生产及机床自动化加工的要求。

发明内容

针对上述缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种用于转向器摇臂轴扇形齿轮磨削加工的夹具以及装夹方法。

为达到以上目的，本发明的技术方案为：

一种用于转向器摇臂轴扇形齿轮磨削加工的夹具，包括安装于机床分度头上的夹具座，以及液压夹持机构，所述夹具座远离机床分度头的一端轴向开设有工件安装孔，所述液压夹持机构位于工件安装孔的正下方；所述液压夹持机构包括径向开设于夹具座上的油缸孔，且油缸孔径向穿透工件安装孔的底部与工件安装孔相连通，所述油缸孔内对称安装有两个结构相同的活塞夹紧块，两个所述活塞夹紧块通过具有预紧力的弹性机构相连接，所述油缸孔的两端均安装有油缸端盖，油缸端盖与两个活塞夹紧块分别形成密封的第一液压油腔和第二液压油腔，所述第一液压油腔和第二液压油腔通过液压油路与液压站相连通；当两个所述活塞夹紧块向油缸孔中间位置靠拢时，两个所述活塞夹紧块的夹持曲面与工件夹持端轴紧密接触。

所述弹性机构包括：安装于两个活塞夹紧块之间的导向轴，以及用于弹性连接两个活塞夹紧块的弹簧装置。

所述活塞夹紧块的内侧开设有圆柱台阶孔，所述弹簧装置套设于导向轴上，所述蝶形弹簧的两端分别与两个圆柱台阶孔的台阶面紧密接触，所述导向轴的两端与两个所述圆柱台阶孔的底部端面间隙配合。

所述弹簧装置为碟形弹簧，所述碟形弹簧与导向轴间隙配合。

所述液压油路包括设置于夹具座内的油路通孔，以及分别开设于两个油缸端盖上的第一进油孔和第二进油孔，所述第一进油孔和第二进油孔均与油路通孔相连通，所述第一进油孔与第一液压油腔相连通，第二进油孔与第二液压油腔相连通。

所述活塞夹紧块的夹持曲面为圆弧夹持面；所述圆弧夹持面的圆弧半径与工件夹持端轴的半径相同。

所述活塞夹紧块的内侧底部开设有导向键槽，所述夹具座底部安装有导向键，所述导向键的顶部同时卡和于两个活塞夹紧块的导向键槽内。

所述导向键槽的剖面呈直角三角形，导向键槽的槽底为直角三角形的斜边，当两个活塞夹紧块向中间靠拢时，两个导向键槽构成的剖面呈等腰三角形，所述导向键的顶部长度小于或等于等腰三角形中位线长度。

所述夹具座底部开设有导向键安装孔，所述导向键呈“T”型结构，所述导向键的轴端与导向键安装孔相匹配，所述导向键的轴端顶部穿透导向键安装孔与两个所述活塞夹紧块的导向键槽相配合，所述导向键的另一端通过螺栓安装于夹具座的底部。

一种用于转向器摇臂轴扇形齿轮磨削加工的夹具装夹方法，包括以下步骤：

1)将工件夹持端放进工件安装孔内，使得工件夹持端的底部位于油缸孔与工件安装孔相连通的中心位置，手动调整工件的磨削加工角向；

2)启动液压站工作，两个所述活塞夹紧块在液压油的作用下克服弹性机构的预紧力，同时向工件的夹持部位移动；

3)两个所述活塞夹紧块的夹持曲面与工件的底部夹持面同时接触，直至夹紧，完成工件夹紧；

4)拆卸工件时，关闭液压站工作，液压油的压力小于弹性机构的预紧力，弹性机构释放弹性压力，推动两个活塞夹紧块同时向远离工件的方向移动，使得活塞夹紧块的夹持曲面与工件夹持端的夹持面完全脱开，夹具恢复初始状态，完成一次装夹过程。

与现有技术比较，本发明的有益效果为：

本发明提供一种用于转向器摇臂轴扇形齿轮磨削加工的夹具以及装夹方法，通过夹具座上的工件安装孔和液压夹持机构对工件的夹持端轴进行夹紧固定，解决了摇臂轴工件夹持端轴较短、难夹持的问题。增大了夹持刚性，使工件夹持更加牢靠，可大幅提高磨削受力，增加磨削量，从而提高磨削加工的效率；通过液压油驱动两个活塞夹紧块向待加工的工件移动至夹紧，通过碟形弹簧释放的弹性力放松加工完成的工件，实现工件快速自动夹紧、放松动作，提高了装夹效率以及机床自动化水平，满足工件大批量生产要求；通过导向键与两个活塞夹紧块的导向键槽相配合，使得两个活塞夹紧块移动时不发生旋转，以使得活塞夹紧块上的圆弧夹持面向着工件中心轴方向，确保工件夹紧准确可靠性。

本发明夹具的装夹方法，通过液压系统推动两个活塞夹紧块移动与夹具座上的工件装夹孔一起完成对工件的夹紧，采用组合碟形弹簧预紧力克服卸载后液压力，推动两个活塞夹紧块同时向远离工件的方向移动，使得活塞夹紧块的夹持曲面与工件夹持端的夹持面完全脱开，夹具恢复初始位置状态，从而完成一次工件装夹过程，实现了工件的快速自动夹紧和放松动作，提高了加工效率和机床的自动化水平。

附图说明

图1是本发明装置截面结构示意图；

图2是本发明装置剖面结构示意图；

图3是图1中活塞夹紧块剖视结构示意图；

图4是图1中活塞夹紧块截面结构示意图；

图5是图1中夹具座截面结构示意图；

图6是图1中夹具座剖面结构示意图。

图中，1—夹具座；2—活塞夹紧块；3—碟形弹簧；4—导向轴；5—油缸端盖；6—导向键；7—工件安装孔；8—油缸孔；9—导向键安装孔；10—工件；11—第一液压油腔；12—第二液压油腔；21—圆弧夹持面；22—导向键槽；23—圆柱台阶孔；24—密封槽；51—第一进油孔；52—第二进油孔。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

如图1—2所示，一种用于转向器摇臂轴扇形齿轮磨削加工的夹具，包括安装于机床分度头上的夹具座1，以及液压夹持机构，所述夹具座1远离机床分度头的一端轴向开设有工件安装孔7，所述工件安装孔7用于安装工件10的夹持端轴，且工件10的夹持端轴与工件安装孔7间隙配合，所述液压夹持机构位于工件安装孔7的正下方；所述液压夹持机构包括径向开设于夹具座1上的油缸孔8，且油缸孔8径向穿透工件安装孔7的底部与工件安装孔7相连通，所述工件安装孔7与油缸孔8相互垂直，且工件安装孔7的底部与油缸孔8的上部相交，使得油缸孔8与工件安装孔7相连通，所述油缸孔8内对称安装有两个结构相同的活塞夹紧块2，且两个所述活塞夹紧块2分别位于工件10的两侧对称设置，两个所述活塞夹紧块2通过具有预紧力的弹性机构相连接，所述油缸孔8的两端均安装有油缸端盖5，油缸端盖5与两个活塞夹紧块2分别形成密封的第一液压油腔11和第二液压油腔12，所述第一液压油腔11和第二液压油腔12通过液压油路与液压站相连通；当两个所述活塞夹紧块2向油缸孔8中间位置靠拢时，两个所述活塞夹紧块2的夹持曲面与工件10夹持端轴的夹持面紧密接触，所述活塞夹紧块2的夹持曲面位于活塞夹紧块2的内侧上端。优选的，所述工件安装孔7与油缸孔8的直径相同，所述油缸孔8的轴线与工件安装孔7轴线的距离小于工件安装孔7的直径，该距离为工件安装孔7直径的0.9倍。本发明独有的夹具座1设计结构和液压夹持机构相结合，解决了摇臂轴工件夹持端轴较短、难夹持的问题，增大了夹持刚性，使工件10夹持更加牢靠，可大幅提高磨削受力，增加磨削量，从而提高磨削加工的效率。

在本发明中，如图1所示，所述弹性机构包括：安装于两个活塞夹紧块2之间的导向轴4，以及用于弹性连接两个活塞夹紧块2的弹簧装置。

进一步的，如图1所示，所述活塞夹紧块2的内侧开设有圆柱台阶孔23，所述弹簧装置套设于导向轴4上，所述蝶形弹簧3的两端分别与两个所述圆柱台阶孔23的台阶面相匹配紧密接触，所述导向轴4的两端与两个所述圆柱台阶孔23的底部端面间隙配合，当蝶形弹簧3发生形变时，使得导向轴4在两个圆柱台阶孔23内有一定活动间隙(伸缩活动量)，确保活塞夹紧块2上的圆弧夹持面21的圆弧中心与工件10夹持端轴的中轴线重合，以保证活塞夹紧块2对工件10的夹紧固定，更重要的是导向轴4的设置能够保证碟形弹簧3力的方向一致，使得两个活塞夹紧块2向中间靠拢移动时，不发生旋转，确保工件10夹紧准确可靠，进一步保证了工件10扇形齿轮磨削加工时的角向精度，提高了工件的加工质量。

优选的，如图1所示，所述弹簧装置为组合碟形弹簧3(组合式的碟形弹簧)，所述碟形弹簧3与导向轴4间隙配合；所述碟形弹簧3刚度大，缓冲吸振能力强，能以小变形承受大载荷，适合于轴向空间要求小的场合；同时，碟形弹簧3应力分布由里到外均匀递减，能够实现低行程高补偿力的效果。需要说明的是，两个所述活塞夹紧块2、导向轴4以及碟形弹簧3同轴设置。所述碟形弹簧3安装时加载了预紧力，第一液压油腔11和第二液压油腔12卸载后，液压油压力减小，具有预紧力的碟形弹簧3释放弹性压力，推动两个活塞夹紧块2同时向远离工件10的方向移动，使得活塞夹紧块2的夹持曲面与工件10夹持端的夹持面完全脱开，同时将两个活塞夹紧块2分离，使得夹具恢复初始状态，准备下一次的工件10装夹。

进一步的，如图3和图4所示，所述活塞夹紧块2的夹持曲面为圆弧夹持面21；所述圆弧夹持面21的圆弧半径与工件10夹持端轴的半径相同。所述活塞夹紧块2的内侧底端开设有导向键槽22，所述导向键槽22与圆弧夹持面21成180°位置设置于活塞夹紧块2上，且圆弧夹持面21位于导向键槽22的上方；所述夹具座1底部安装有导向键6，所述导向键6的顶部同时卡和于两个活塞夹紧块2的导向键槽22内。导向键6使得两个活塞夹紧块2移动时不发生旋转，保证活塞夹紧块2上的圆弧夹持面21向着工件10中心轴方向，确保工件10夹紧准确可靠，进一步保证了工件10扇形齿轮磨削加工时的角向精度，提高工件的加工质量，通过本申请夹具提高了批量磨削加工转向器摇臂轴扇形齿轮的零件合格率。

优选的，如图1和图3所示，所述导向键槽22的剖面呈直角三角形，导向键槽22的槽底为直角三角形的斜边，当两个活塞夹紧块2向中间靠拢时，两个导向键槽22构成的剖面呈等腰三角形，所述导向键6的顶部长度小于或等于等腰三角形中位线长度。本实施例中的导向键槽22结构，能够在活塞夹紧块2内侧有限的区域内争取到最大的导向定位面(导向键槽22的剖面三角形区域)，使得活塞夹紧块2有一个最大限度的导向距离，确保两个活塞夹紧块2移动时不发生旋转；同时便于导向键槽22的加工工艺性，使得导向键槽22与导向键6相配合导向精度更加精确，确保工件10夹紧准确可靠。

优选的，图1、图3以及图4所示，所述活塞夹紧块2呈圆柱状结构，所述活塞夹紧块2的外壁上周向开设有密封槽24，所述密封槽24位于导向键槽22的外侧，所述密封槽24内安装有密封圈，两个所述活塞夹紧块2与油缸孔8间隙配合。

在本发明中，如图1、图2、图5以及图6所示，所述夹具座1底部开设有导向键安装孔9，所述导向键6呈“T”型结构，所述导向键6的轴端与导向键安装孔9相匹配，所述导向键6的轴端顶部穿透导向键安装孔9与两个所述活塞夹紧块2的导向键槽22相配合，所述导向键6的另一端通过螺栓安装于夹具座1的底部。

进一步的在本发明中，如图1所示，所述液压油路包括设置于夹具座1内的油路通孔，以及分别开设于两个油缸端盖5上的第一进油孔51和第二进油孔52，所述第一进油孔51和第二进油孔52均与油路通孔相连通，所述第一进油孔51与第一液压油腔11相连通，第二进油孔52与第二液压油腔12相连通。当液压站工作时，液压油通过液压油路同时进入第一液压油腔11和第二液压油腔12进行液压力加载，当液压力克服碟形弹簧3的预紧力时，液压力推动两个活塞夹紧块2在油缸孔8内向工件10的夹持部位移动，至活塞夹紧块2的夹持曲面与工件10的底部夹持面相接触，至夹紧，直到磨削车床对工件10扇形齿轮进行磨削加工结束，完成工件10的夹紧；关闭液压站工作，卸载第一液压油腔11和第二液压油腔12内的液压力，液压油的压力小于碟形弹簧3的预紧力，碟形弹簧3释放弹性压力，推动两个活塞夹紧块2同时向远离工件10的方向移动，使得活塞夹紧块2的夹持曲面与工件10夹持端的夹持面完全脱开，夹具恢复初始状态，完成一次装夹过程。本发明夹具通过液压系统驱动活塞夹紧块2夹持工件10，采用组合碟形弹簧3释放的弹性力放松工件10，可实现工件10快速自动夹紧、放松的动作，从而提高了工件10的装夹效率以及机床自动化水平，满足工件10大批量生产要求。

需要说明的是，液压站(The hydraulic pressure stands)又称液压泵站，是为工业生产的机械运行提供润滑、动力的机电装置；液压站是独立的液压装置，它按驱动装置要求供油，并控制油流的方向、压力和流量，它适用于主机与液压装置可分离的各种液压机械下，由电机带动油泵旋转，泵从油箱中吸油后打油，将机械能转化为液压油的压力能。使用液压系统是由于液压系统在动力传递中具有用途广、效率高和构造简单的特点。液压系统的最主要任务就是将动力从液压油的压力能转化为机械能，或将动力从机械能转化为液压油的压力能。本发明中的液压站为现有技术，可以直接被应运，此处不再赘述。

本发明的工作原理和有益效果：

本发明通过夹具座1上的工件安装孔7和液压夹持机构对工件10的夹持端轴进行夹紧固定，解决了摇臂轴工件夹持端轴较短、难夹持的问题。增大了夹持刚性，使工件夹持更加牢靠，可大幅提高磨削受力，增加磨削量，从而提高磨削加工的效率。其中本发明对工件10的夹紧动作，通过液压油进入第一液压油腔11和第二液压油腔12进行液压力加载，当液压力克服碟形弹簧3的预紧力时，液压力推动两个活塞夹紧块2在油缸孔8内向工件10的夹持部位移动，至活塞夹紧块2的夹持曲面与工件10的底部夹持面相接触，至夹紧，直到磨削车床对工件10扇形齿轮进行磨削加工结束，完成工件10的夹紧；夹具对工件10的放松动作，卸载第一液压油腔11和第二液压油腔12内的液压力，液压油的压力小于碟形弹簧3的预紧力，碟形弹簧3释放弹性压力，推动两个活塞夹紧块2同时向远离工件10的方向移动，使得活塞夹紧块2的夹持曲面与工件10夹持端的夹持面完全脱开，两个活塞夹紧块2恢复初始位置状态。实现了工件10的快速自动夹紧和放松，提高了加工效率和机床的自动化水平。

本发明夹具的装夹工件方法，包括以下步骤：

1)将工件10夹持端放进工件安装孔7内，使得工件10夹持端的底部位于油缸孔8与工件安装孔7相连通的中心位置，手动调整工件10的磨削加工角向；

2)启动液压站工作，两个所述活塞夹紧块2在液压油的作用下克服弹性机构的预紧力，同时向工件10的夹持部位移动；

3)两个所述活塞夹紧块2的夹持曲面与工件10的底部夹持面同时接触，直至夹紧，完成工件10夹紧；

4)拆卸工件10时，关闭液压站工作，液压油的压力小于弹性机构的预紧力，弹性机构释放弹性压力，推动两个活塞夹紧块2同时向远离工件10的方向移动，使得活塞夹紧块2的夹持曲面与工件10夹持端的夹持面完全脱开，夹具恢复初始状态，完成一次装夹过程。

对于本领域技术人员而言，显然能了解到上述具体事实例只是本发明的优选方案，因此本领域的技术人员对本发明中的某些部分所可能作出的改进、变动，体现的仍是本发明的原理，实现的仍是本发明的目的，均属于本发明所保护的范围。

Claims (10)

1.一种用于转向器摇臂轴扇形齿轮磨削加工的夹具，其特征在于，包括安装于机床分度头上的夹具座(1)，以及液压夹持机构，所述夹具座(1)远离机床分度头的一端轴向开设有工件安装孔(7)，所述液压夹持机构位于工件安装孔(7)的正下方；所述液压夹持机构包括径向开设于夹具座(1)上的油缸孔(8)，且油缸孔(8)径向穿透工件安装孔(7)的底部与工件安装孔(7)相连通，所述油缸孔(8)内对称安装有两个结构相同的活塞夹紧块(2)，两个所述活塞夹紧块(2)通过具有预紧力的弹性机构相连接，所述油缸孔(8)的两端均安装有油缸端盖(5)，油缸端盖(5)与两个活塞夹紧块(2)分别形成密封的第一液压油腔(11)和第二液压油腔(12)，所述第一液压油腔(11)和第二液压油腔(12)通过液压油路与液压站相连通；当两个所述活塞夹紧块(2)向油缸孔(8)中间位置靠拢时，两个所述活塞夹紧块(2)的夹持曲面与工件(10)夹持端轴紧密接触。

2.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述弹性机构包括：安装于两个活塞夹紧块(2)之间的导向轴(4)，以及用于弹性连接两个活塞夹紧块(2)的弹簧装置。

3.根据权利要求1或2所述的夹具，其特征在于，所述活塞夹紧块(2)的内侧开设有圆柱台阶孔(23)，所述弹簧装置套设于导向轴(4)上，所述蝶形弹簧的两端分别与两个圆柱台阶孔(23)的台阶面紧密接触，所述导向轴(4)的两端与两个所述圆柱台阶孔(23)的底部端面间隙配合。

4.根据权利要求2或3所述的夹具，其特征在于，所述弹簧装置为碟形弹簧(3)，所述碟形弹簧(3)与导向轴(4)间隙配合。

5.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述液压油路包括设置于夹具座(1)内的油路通孔，以及分别开设于两个油缸端盖(5)上的第一进油孔(51)和第二进油孔(52)，所述第一进油孔(51)和第二进油孔(52)均与油路通孔相连通，所述第一进油孔(51)与第一液压油腔(11)相连通，第二进油孔(52)与第二液压油腔(12)相连通。

6.根据权利要求1或2所述的夹具，其特征在于，所述活塞夹紧块(2)的夹持曲面为圆弧夹持面(21)；所述圆弧夹持面(21)的圆弧半径与工件(10)夹持端轴的半径相同。

7.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述活塞夹紧块(2)的内侧底部开设有导向键槽(22)，所述夹具座(1)底部安装有导向键(6)，所述导向键(6)的顶部同时卡和于两个活塞夹紧块(2)的导向键槽(22)内。

8.根据权利要求1或7所述的夹具，其特征在于，所述导向键槽(22)的剖面呈直角三角形，导向键槽(22)的槽底为直角三角形的斜边，当两个活塞夹紧块(2)向中间靠拢时，两个导向键槽(22)构成的剖面呈等腰三角形，所述导向键(6)的顶部长度小于或等于等腰三角形中位线长度。

9.根据权利要求1或7所述的夹具，其特征在于，所述夹具座(1)底部开设有导向键安装孔(9)，所述导向键(6)呈“T”型结构，所述导向键(6)的轴端与导向键安装孔(9)相匹配，所述导向键(6)的轴端顶部穿透导向键安装孔(9)与两个所述活塞夹紧块(2)的导向键槽(22)相配合，所述导向键(6)的另一端通过螺栓安装于夹具座(1)的底部。

10.一种基于权利要求1所述的夹具装夹方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将工件(10)夹持端放进工件安装孔(7)内，使得工件(10)夹持端的底部位于油缸孔(8)与工件安装孔(7)相连通的中心位置，手动调整工件(10)的磨削加工角向；

2)启动液压站工作，两个所述活塞夹紧块(2)在液压油的作用下克服弹性机构的预紧力，同时向工件(10)的夹持部位移动；

3)两个所述活塞夹紧块(2)的夹持曲面与工件(10)的底部夹持面同时接触，直至夹紧，完成工件(10)夹紧；

4)拆卸工件(10)时，关闭液压站工作，液压油的压力小于弹性机构的预紧力，弹性机构释放弹性压力，推动两个活塞夹紧块(2)同时向远离工件(10)的方向移动，使得活塞夹紧块(2)的夹持曲面与工件(10)夹持端的夹持面完全脱开，夹具恢复初始状态，完成一次装夹过程。

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