CN112757005B - 一种差速器加工用机械式自定心夹具及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种差速器加工用机械式自定心夹具及其使用方法，包括工装基体，工装基体上连接有定位锥套，定位锥套内配合设置有弹性开口套，定位锥套外壁上螺纹连接有用于带动弹性开口套移动的锁紧螺母；工装基体上连接有定位支撑座；工装基体上连接有与定位支撑座相适配的支撑连接座，支撑连接座上连接有拉杆，拉杆的顶部连接有螺纹杆，螺纹杆连接有可上下移动的压板，压板与定位支撑座顶端形成用于夹持工件的夹持空间；支撑连接座上还连接有支撑杆，支撑杆设置在所述压板的下方。本装置具有结构简单、紧凑、易用，制造周期短、费用低，占用空间小的优点，投产使用后，加工零件的质量有了很大提高，大大降低了废品率，提高了顾客满意度。

Description

一种差速器加工用机械式自定心夹具及其使用方法

技术领域

本发明涉及夹具技术领域，具体涉及一种差速器加工用机械式自定心夹具及其使用方法。

背景技术

在汽车零部件中，差速器是汽车零部件中重要的一部分。差速器的作用就是使两侧车轮转速不同，要达到这个效果，就得通过差速器来调节。差速器在使用过程中是否能够达到差速的效果，主要是由差速器壳体中十字轴孔的加工精度决定的，要想提高十字轴孔的加工精度，夹具在加工过程中起到了很大作用。

针对差速器壳总成图纸中十字轴孔中心线的位置精度，要求十字轴孔中心线相对于差速器左壳轴承档外圆中心线基准G、差速器右壳轴承档外圆中心线基准H和差速器左、右壳接合端面基准I的位置度为φ0.05，如何保证十字轴孔中心线的位置度精度要求，工装夹具的设计是非常重要的。

现使用工装加工精度、数控镗床专机工作台定位内止口精度及工装与工件装夹后配合间隙分析计算：

1、数控镗床专机旋转工作台中心内止口尺寸为φ50-φ50.01，内孔圆度误差0.01mm，为保证工装与数控镗床专机的装配，工装与工作台的配合外止口尺寸为φ50；

2、与工装定位用的差速器右壳轴承档外圆尺寸为φ110，为保证工件顺利装进工装内孔，工装内孔与工件之间必须留有间隙，工装与工件配合的内孔尺寸为φ110；

3、工件装入工装后，与数控镗床专机旋转工作台中心定位止口和工装定位内孔的最小间隙＝镗床专机定位止口下偏差0+工装与专机定位止口的上偏差0+(工装与工件配合止口下偏差0.075-差速器壳轴承档上偏差0.045) ＝0.03mm，与数控镗床专机旋转工作台中心定位止口和工装定位内孔的最大间隙＝镗床专机定位止口上偏差0.01-工装与专机定位止口的下偏差-0.01+(工装与工件配合止口上偏差0.085-差速器壳轴承档下偏差0.023)＝0.082mm。

经过以上数据分析，十字轴孔中心线位置度超差的主要原因是由于差速器右壳轴承档外圆与数控镗床专机、工装定位内孔配合间隙大造成的。如果工装定位内孔与差速器右壳轴承档外圆配合间隙太小，工件不易装入工装内孔，增加了辅助时间，生产效率低。工件与工装定位内孔在装夹时产生磕碰，造成内孔磕碰伤，也降低了定心精度，也是造成十字轴孔中心线位置度超差的因素。

经过以上分析可以看出，由于差速器右壳轴承档外圆和工装内孔有间隙，导致工件加工后的φ34十字轴孔中心线相对于基准I、H、G的位置度φ0.05 基本上不能保证，经三坐标测量机检测结果在位置度在0.07-0.08mm，造成工件废品率较高。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，提供了一种差速器加工用机械式自定心夹具及其使用方法，用来消除工件加工的尺寸偏差对十字轴孔加工精度的影响，提高了十字轴孔的加工精度。本装置结构简单、紧凑、易用，制造周期短、费用低，由于没有其他辅助装置，占用空间小。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提出了一种差速器加工用机械式自定心夹具，包括工装基体，所述工装基体上连接有定位锥套，所述定位锥套内配合设置有弹性开口套，所述定位锥套外壁上螺纹连接有用于带动所述弹性开口套移动的锁紧螺母；

所述工装基体上还连接有多个均匀布设的定位支撑座；所述工装基体上还连接有与所述定位支撑座相适配的支撑连接座，所述支撑连接座上连接有拉杆，所述拉杆的顶部连接有螺纹杆，所述螺纹杆上连接有可上下移动的压板，所述压板与所述定位支撑座顶端形成用于夹持工件的夹持空间；

所述支撑连接座上还连接有支撑杆，所述支撑杆设置在所述压板的下方。

优选的，所述螺纹杆贯穿所述压板且螺纹杆与压板相对滑动连接；在所述压板上方所述螺纹杆上螺纹连接有锁紧螺母，在使用时，所述压板的两端分别作用于所述支撑杆顶端和所述定位支撑座顶端。

优选的，拉杆的底部与所述支撑连接座相对转动连接，所述拉杆为内部带有螺纹的套筒状结构，所述拉杆与所述螺纹杆螺纹连接；所述螺纹杆的顶部与所述压板固定连接；所述压板的底部还连接有导向杆，所述支撑杆为管状结构且内部具有通腔，导向杆滑动连接在支撑杆内部的通腔中；所述支撑连接座与工装基体之间相对转动连接，所述支撑连接座的内部具有空腔，在所述工装基体表面固定连接有旋转轴，所述支撑连接座与所述旋转轴相对转动连接，旋转轴的顶部延伸进入支撑连接座的空腔中，在该空腔中设置有基轮，所述基轮固定连接在所述旋转轴上；拉杆的底部延伸进入到支撑连接座的空腔中，拉杆还连接有旋转轮，旋转轮与基轮相啮合。

优选的，拉杆通过第一轴承与所述支撑连接座相连；所述第一轴承的外圈与支撑连接座的上表面相连；所述拉杆通过过盈配合的方式与第一轴承内圈相连。

优选的，所述支撑连接座底部连接有第二轴承，第二轴承的外圈与所述支撑连接座相固定连接，旋转轴过盈配合套设在第二轴承的内圈中。

优选的，所述弹性开口套外壁上设置有一圈滑槽，所述锁紧螺母内壁上设置有凸台，所述凸台活动插设在所述滑槽中。

优选的，所述定位支撑座的数量设置有4个。

本发明还提出了一种差速器加工用机械式自定心夹具的使用方法，采用所述的一种差速器加工用机械式自定心夹具，包括如下步骤：

S1：将差速器放置在定位支撑座上，并使装夹在弹性开口套内，旋转锁紧螺母，由于定位锥套与弹性开口套锥度定心，旋转锁紧螺母，定位锥套与弹性开口套的作用使弹性开口套直径慢慢变小，弹性开口套开始与零件接触定位，实现自定心加紧；

S2：向下移动压板，压板与定位支撑座之间的夹持空间变小，从而压紧差速器，完成装夹。

优选的，步骤S2中压紧差速器的具体方法为，将压板的一端放置于零件(差速器)表面，压板的两端分别作用于支撑杆顶端和定位支撑座顶端，拧紧紧固螺母，实现压板的下移，进而完成差速器的压紧。

优选的，步骤S2中压紧差速器的具体方法为，握持支撑杆，并使支撑杆旋转，支撑杆旋转会带动支撑连接座以及压板整体转动，支撑连接座转动的同时会带动拉杆及拉杆连接的旋转轮绕着基轮做公转运动，而旋转轮在沿着基轮做公转运动时，由于齿轮的啮合会使旋转轮发生自转，进而带动拉杆旋转，由于拉杆与螺纹杆螺纹连接，拉杆旋转带动螺纹杆下移，从而使压板在转动的过程中会下移，从而使压板与定位支撑座顶端形成的夹持空间变小，完成差速器的压紧。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本装置在使用时，将定位支撑座紧固到工装基体上，加工四个定位支撑座，保证工艺尺寸且各个定位支撑座高度一致，工装基体与定位锥套采用螺栓连接，定位锥套外止口与镗床专机内止口连接，弹性开口套与定位锥套锥面结合，锁紧螺母与定位锥套用螺纹连接，在使用过程中通过旋转锁紧螺母，锁紧螺母内锥面与弹性开口套外锥面接触后夹紧工件，完成自动定心工作。

2.支撑连接座紧固到工装基体上，支撑杆和拉杆紧固到支撑连接座上，压板通过紧固螺母压紧工件，完成工件的装夹，结构简单，方便实现对工件的进一步装夹固定；由于夹具和工件接触充分，消除了工装与工件的装夹间隙，夹具投产后，加工零件的质量有了很大提高，经三坐标测量机检测，差速器壳总成十字轴孔中心线的位置度在0.03-0.04mm之间，不但满足了图纸要求，还大大降低了废品，提高了顾客满意度。

3.通过采用旋转压紧的方式，在使用时，握持支撑杆，并使支撑杆旋转，支撑杆旋转会带动支撑连接座以及压板整体转动，支撑连接座转动的同时会带动拉杆及拉杆连接的旋转轮绕着基轮做公转运动，而旋转轮在沿着基轮做公转运动时，由于齿轮的啮合会使旋转轮发生自转，进而带动拉杆旋转，由于拉杆与螺纹杆螺纹连接，拉杆旋转带动螺纹杆下移，从而使压板在转动的过程中会下移，从而使压板与定位支撑座顶端形成的夹持空间变小，完成差速器的压紧。此方法无需再使用扳手等工具，装夹更加方便、快捷、高效。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施例一和实施例二的结构示意图。

图2是本发明实施例一和实施例二的剖视图。

图3是图2的放大结构示意图。

图4是本发明使用状态下结构示意图。

图5是本发明实施例三的结构示意图。

图6是本发明实施例四的结构示意图。

附图标记说明:

1工装基体；2定位锥套；3弹性开口套；4锁紧螺母；5支撑连接座；6 定位支撑座；7支撑杆；8拉杆；9压板；10紧固螺母；11螺纹杆；12第一锥面；13第二锥面；14凸台；15滑槽；16排水排屑槽；17导向杆；18第一轴承；19旋转轮；20基轮；21旋转轴；22第二轴承；23滚珠；24滑槽。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

实施例一

如图1-4所示，本实施例提出的一种差速器加工用机械式自定心夹具，包括工装基体1，工装基体1上连接有定位锥套2，工装基体1整体呈圆形，定位锥套2设置在工装基体1的中心位置处，定位锥套2内配合设置有弹性开口套3，定位锥套2内壁与弹性开口套3外壁相贴合且具有相适配的第二锥面13；第二锥面13为上宽下窄型结构，这样弹性开口套3沿着定位锥套2相对下移时，可实现弹性开口套3的缩紧；定位锥套2外壁上螺纹连接有用于带动弹性开口套3移动的锁紧螺母4；弹性开口套3外壁上和锁紧螺母4内壁设置有相适配的第一锥面12，第一锥面12为上窄下宽结构；在使用时，通过旋转锁紧螺母4，锁紧螺母4通过第一锥面12会带动弹性开口套3下移，弹性开口套3 下移时，由于第二锥面13的设置，弹性开口套3会收紧，从而完成对工件的夹持。

工装基体1上还连接有多个均匀布设的定位支撑座6，定位支撑座6起到支撑工件的作用，定位支撑座6的数量设置有4个；工装基体1上还连接有与定位支撑座6相适配的支撑连接座5，支撑连接座5上连接有拉杆8，拉杆8 的顶部连接有螺纹杆11，在本实施例中，拉杆8与螺纹杆11可直接焊接在一起；螺纹杆11上连接有可上下移动的压板9，螺纹杆11贯穿压板9且螺纹杆 11与压板9相对滑动连接，具体的，压板9开设有孔洞，螺纹杆11贯穿该孔洞，压板9可沿着螺纹杆11上下移动；在压板9上方所述螺纹杆11上螺纹连接有紧固螺母10，压板9与定位支撑座6顶端形成用于夹持工件的夹持空间。支撑连接座5上还连接有支撑杆7，支撑杆7设置在压板9的下方，在使用时，压板9的两端分别作用于支撑杆7顶端和定位支撑座6顶端。

支撑杆7的设置可为压板9提供支撑力，这样就可使压板9两端受力，提高稳定性，防止出现压板9因单端受力较大容易损坏的问题。

工装基体1上还开设有排水排屑槽16，方便清理。

工作原理：

1.装夹过程

首先将零件(差速器)放置在定位支撑座6上，并使装夹在弹性开口套3 内，旋转锁紧螺母4，由于定位锥套2与弹性开口套3锥度定心，旋转锁紧螺母4，定位锥套2与弹性开口套3的作用使弹性开口套3直径慢慢变小，弹性开口套3开始与零件接触定位，实现自定心加紧；然后将压板9的一端放置于零件表面，另一端置于支撑杆7上方，旋紧螺纹杆11上的紧固螺母10，压紧工件，工件轴向夹紧，工件完成装夹。

2.卸工件过程

加工完成后，逆时针转动锁紧螺母4，锁紧螺母4带动弹性开口套3，弹性开口套3向外张开，夹紧力慢慢松开后，松开压板9上方的紧固螺母10，取下零件，工序加工完成。

实施例二

在实施例一的基础上，弹性开口套3外壁上设置有一圈滑槽15，锁紧螺母4内壁上设置有凸台14，凸台14活动插设在滑槽15中。在旋转锁紧螺母4 时，凸台14也会在滑槽15中滑动；凸台14与滑槽15的设置是为了在卸工件过程中，松开锁紧螺母4时，弹性开口套3也能跟着锁紧螺母4上移，这样就不会出现锁紧螺母4松开而弹性开口套3由于过紧的卡在定位锥套2中而无法复位的问题，以便保证下次正常使用。

本装置在使用时，将定位支撑座6紧固到工装基体1上，加工四个定位支撑座6，保证工艺尺寸且各个定位支撑座6高度一致，工装基体1与定位锥套 2采用螺栓连接，方便拆卸；定位锥套2外止口与镗床专机内止口连接，弹性开口套3与定位锥套2内锥面结合，锁紧螺母4与定位锥套2用螺纹连接，在使用过程中通过旋转锁紧螺母4，锁紧螺母4内锥面与弹性开口套3外锥面接触后夹紧工件，完成自动定心工作，支撑连接座5紧固到工装基体1上，支撑杆7和拉杆8紧固到支撑连接座5上，压板9通过紧固螺母10压紧工件，完成工件的装夹；由于夹具和工件接触充分，消除了工装与工件的装夹间隙，夹具投产后，加工零件的质量有了很大提高，经三坐标测量机检测，差速器壳总成十字轴孔中心线的位置度在0.03-0.04mm之间，不但满足了图纸要求，还大大降低了废品，提高了顾客满意度。

实施例三

如图5所示，其它结构同实施例二相同，不同之处在于，在本实施例中，支撑连接座5与工装基体1之间相对转动连接，具体而言，支撑连接座5的内部具有空腔，在工装基体1表面固定连接有旋转轴21，支撑连接座5与旋转轴21相对转动连接，更进一步的，支撑连接座5底部连接有第二轴承22，第二轴承22的外圈与所述支撑连接座5相固定连接，可采用焊接方式；旋转轴 21过盈配合套设在第二轴承22的内圈中，这样，支撑连接座5可绕着旋转轴 21转动，旋转轴21的顶部延伸进入支撑连接座5的空腔中，在该空腔中设置有基轮20，该基轮20固定连接在所述旋转轴21上。

在本实施例中，压板9的底部还连接有导向杆17，所述支撑杆7为管状结构，其内部具有通腔，导向杆17滑动连接在支撑杆7内部的通腔中，导向杆17起导向作用；另外，在本实施例中，螺纹杆11的顶部与压板9固定连接，可采用直接焊接的方式；拉杆8为内部带有螺纹的套筒状结构，螺纹杆11与拉杆8螺纹连接。拉杆8的底部与所述支撑连接座5相对转动连接，拉杆8 通过第一轴承18与所述支撑连接座5相连，具体的，第一轴承18的外圈与支撑连接座5的上表面相连，可采用焊接的方式；拉杆8通过过盈配合的方式与第一轴承18内圈相连。拉杆8的底部延伸进入到支撑连接座5的空腔中，拉杆8还连接有旋转轮19，旋转轮19与基轮20相啮合。旋转轮19绕着基轮20 公转的同时，并可自转，进而带动拉杆8旋转，拉杆8旋转会带动螺纹杆11 上下移动，进而带动压板9上下移动。

具体工作原理如下：

在使用时，将差速器壳体放置在定位支撑座6上，并使其装夹在弹性开口套3内，旋转锁紧螺母4，由于定位锥套与弹性开口套3锥度定心，旋转锁紧螺母4，定位锥套与弹性开口套3的作用使弹性开口套3直径慢慢变小，弹性开口套3开始与零件接触定位，实现自定心加紧；然后握持支撑杆7，并使支撑杆7绕着旋转轴21旋转，支撑杆7旋转会带动支撑连接座5以及压板9整体转动，支撑连接座5转动的同时会带动拉杆8及拉杆8连接的旋转轮19绕着基轮20做公转运动，而旋转轮19在沿着基轮20做公转运动时，由于齿轮的啮合会使旋转轮19发生自转，进而带动拉杆8旋转，由于拉杆8与螺纹杆 11螺纹连接，拉杆8旋转带动螺纹杆11下移，从而使压板9在转动的过程中会下移，从而使压板9与定位支撑座6顶端形成的夹持空间变小，在转动过程中，将差速器壳体的锪平面夹紧(锪平面指的是装配连接螺栓用的平面)，其以旋转轴21为中心，支撑连接座5的转动角度越大，压板9夹持的越紧。这样在使用时就无需拧动紧固螺母了，只需依次拉动4根支撑杆7即可，从而使装夹更加方便，便于操作，提高了工作效率。

实施例四

在实施例三的基础上，参考附图6，为了提高支撑连接座5的稳定性，在工装基体1表面开设有滑槽24，每个支撑连接座5的底部连接有滚珠23，滚珠23配合滑动设置在滑槽24中，可沿着滑槽24滑动。滚珠23的设置一方面可起到支撑作用，另一方面在滑动时可减小摩擦。

本发明还提出了一种差速器加工用机械式自定心夹具的使用方法，采用所述的一种差速器加工用机械式自定心夹具，包括如下步骤：

S1：将差速器放置在定位支撑座6上，并使装夹在弹性开口套3内，旋转锁紧螺母4，由于定位锥套与弹性开口套3锥度定心，旋转锁紧螺母4，定位锥套与弹性开口套3的作用使弹性开口套3直径慢慢变小，弹性开口套3开始与零件接触定位，实现自定心加紧；

S2：向下移动压板9，压板9与定位支撑座6之间的夹持空间变小，从而压紧差速器，完成装夹。

其中步骤S2中压紧差速器的具体方法有两种，第一种为，将压板9的一端放置于差速器表面，压板9的两端分别作用于支撑杆7顶端和定位支撑座6 顶端，拧紧紧固螺母，实现压板9的下移，进而完成差速器的压紧。

步骤S2中压紧差速器的第二种具体方法为，握持支撑杆7，并使支撑杆7 旋转，支撑杆7旋转会带动支撑连接座5以及压板9整体转动，支撑连接座5 转动的同时会带动拉杆8及拉杆8连接的旋转轮19绕着基轮20做公转运动，而旋转轮19在沿着基轮20做公转运动时，由于齿轮的啮合会使旋转轮19发生自转，进而带动拉杆8旋转，由于拉杆8与螺纹杆11螺纹连接，拉杆8旋转带动螺纹杆11下移，从而使压板9在转动的过程中会下移，从而使压板9 与定位支撑座6顶端形成的夹持空间变小，完成差速器的压紧。

本装置及方法用来消除工件加工的尺寸偏差对十字轴孔加工精度的影响，提高了十字轴孔的加工精度。本装置结构简单、紧凑、易用，制造周期短、费用低，由于没有其他辅助装置，占用空间小。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种差速器加工用机械式自定心夹具，包括工装基体，其特征在于，所述工装基体上连接有定位锥套，所述定位锥套内配合设置有弹性开口套，所述定位锥套外壁上螺纹连接有用于带动所述弹性开口套移动的锁紧螺母；

所述弹性开口套外壁上设置有一圈滑槽，所述锁紧螺母内壁上设置有凸台，所述凸台活动插设在所述滑槽中；

所述工装基体上还连接有多个均匀布设的定位支撑座；所述工装基体上还连接有与所述定位支撑座相适配的支撑连接座，所述支撑连接座上连接有拉杆，所述拉杆的顶部连接有螺纹杆，所述螺纹杆上连接有可上下移动的压板，所述压板与所述定位支撑座顶端形成用于夹持工件的夹持空间；

所述支撑连接座上还连接有支撑杆，所述支撑杆设置在所述压板的下方；拉杆的底部与所述支撑连接座相对转动连接，所述拉杆为内部带有螺纹的套筒状结构，所述拉杆与所述螺纹杆螺纹连接；所述螺纹杆的顶部与所述压板固定连接；所述压板的底部还连接有导向杆，所述支撑杆为管状结构且内部具有通腔，导向杆滑动连接在支撑杆内部的通腔中；所述支撑连接座与工装基体之间相对转动连接，所述支撑连接座的内部具有空腔，在所述工装基体表面固定连接有旋转轴，所述支撑连接座与所述旋转轴相对转动连接，旋转轴的顶部延伸进入支撑连接座的空腔中，在该空腔中设置有基轮，所述基轮固定连接在所述旋转轴上；拉杆的底部延伸进入到支撑连接座的空腔中，拉杆还连接有旋转轮，旋转轮与基轮相啮合。

2.根据权利要求1所述的一种差速器加工用机械式自定心夹具，其特征在于，拉杆通过第一轴承与所述支撑连接座相连；所述第一轴承的外圈与支撑连接座的上表面相连；所述拉杆通过过盈配合的方式与第一轴承内圈相连。

3.根据权利要求1所述的一种差速器加工用机械式自定心夹具，其特征在于，所述支撑连接座底部连接有第二轴承，第二轴承的外圈与所述支撑连接座相固定连接，旋转轴过盈配合套设在第二轴承的内圈中。

4.根据权利要求1所述的一种差速器加工用机械式自定心夹具，其特征在于，所述定位支撑座的数量设置有4个。

5.一种差速器加工用机械式自定心夹具的使用方法，其特征在于，采用权利要求1-4任一项所述的一种差速器加工用机械式自定心夹具，包括如下步骤：

S1：将差速器放置在定位支撑座上，并使装夹在弹性开口套内，旋转锁紧螺母，由于定位锥套与弹性开口套锥度定心，旋转锁紧螺母，定位锥套与弹性开口套的作用使弹性开口套直径慢慢变小，弹性开口套开始与零件接触定位，实现自定心加紧；

S2：向下移动压板，压板与定位支撑座之间的夹持空间变小，从而压紧差速器，完成装夹；

步骤S2中压紧差速器的具体方法为，握持支撑杆，并使支撑杆旋转，支撑杆旋转会带动支撑连接座以及压板整体转动，支撑连接座转动的同时会带动拉杆及拉杆连接的旋转轮绕着基轮做公转运动，而旋转轮在沿着基轮做公转运动时，由于齿轮的啮合会使旋转轮发生自转，进而带动拉杆旋转，由于拉杆与螺纹杆螺纹连接，拉杆旋转带动螺纹杆下移，从而使压板在转动的过程中会下移，从而使压板与定位支撑座顶端形成的夹持空间变小，完成差速器的压紧。

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