CN117226125A - 一种花键定位硬车夹具及硬车加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种花键定位硬车夹具及硬车加工工艺，属于齿轮加工技术领域，包括固定顶尖、内花键套以及活动顶尖，固定顶尖包括依次设置的夹持段、安装段以及定位段，定位段的外围形成与齿轮带外花键一端的顶尖孔相配合的倒角，内花键套设置于安装段靠近定位段的一端，活动顶尖的外围形成与齿轮另一端顶尖孔相配合的倒角。从工艺方案的设计上看，因为产品的所有尺寸都是在一次装夹过程中加工完成的，这样可以有效地保证各外圆之间的同轴度能稳定地满足图纸要求。而且由原四道工序减少至二道工序，提高了生产效率。精车夹具的设计简单，操作方便，能实现对产品一次装夹中的所有尺寸的加工，确保产品的精度满足要求。

Description

一种花键定位硬车夹具及硬车加工工艺

技术领域

本发明属于齿轮加工技术领域，具体是一种花键定位硬车夹具及硬车加工工艺。

背景技术

常啮合主动圆柱齿轮是应用在四档电动变速箱中的一个齿轮零件。该零件从外观看相当于轴类齿轮，其内孔两端有形成一定角度的顶尖孔，外圆一端是花键，中间端是运转齿，运转齿的一端有个外圆伸进到端面的腹板内，外圆热处理后是需要加工的，显然外圆磨无法磨削，只能上数控车床上精车。

针对上述常啮合主动圆柱齿轮及类似结构的产品，产品在经过热处理后的常规工艺流程包括：1、研磨两端形成一定角度的顶尖孔，为下道粗磨外圆端面工序做好工艺基准的准备。2、在外圆磨床上固定产品两端的顶尖孔作定位基准，粗磨外径较大的外圆及端面，作为下道精车工序的定位基准。3、在数控车床上三爪夹住工序2完成的外圆及端面，精车一端外径较小的次级外圆及端面内槽。4、在数控车床上三爪夹住工序3中完成精车的次级外圆及端面，精车齿轮另一端的次级外圆及端面。在以上工序中，不使用到专用的夹具。工序1～工序2是在外圆磨床上使用普通鸡心夹头，工序3～工序4是在数控车床上用三爪卡盘夹持产品相应的外圆。

但这样的加工工艺存在着如下问题：1、加工时定位基准多次转换，造成所加工的外圆端面的跳动和同轴度的超差，批量生产过程中会造成不良品及合格率不高，不能有效的满足图纸要求。2、共有四道工序，工序过长，加工节拍长，对批量生产的组织造成影响。3、在工序2中，粗磨Ф120.1运转齿的外圆作为定位基准，但运转齿的齿数33，是奇数齿，存在着测量不准及测量误差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种花键定位硬车夹具及硬车加工工艺，以解决上述现有技术中的问题。

提供一种花键定位硬车夹具，包括：

固定顶尖，其包括依次设置的夹持段、安装段以及定位段，所述定位段的外围形成与齿轮带外花键一端的顶尖孔相配合的倒角；

内花键套，所述内花键套设置于安装段靠近定位段的一端；

活动顶尖，所述活动顶尖的外围形成与齿轮另一端顶尖孔相配合的倒角。

作为本发明进一步的方案：所述夹持段的外围与安装段的侧壁之间形成夹持槽。

作为本发明进一步的方案：所述安装段与内花键套之间为可拆卸连接。

本发明另一方面还提供了一种硬车加工工艺，由上述的花键定位硬车夹具实现，包括：

S1、在数控车床上用卡盘的三爪夹紧夹持段，校正定位段后将内花键套与安装段固定连接，将活动顶尖装配在车床尾架上；

S2、加工时，将定位段与齿轮带外花键一端的顶尖孔定位配合，内花键套与齿轮外花键配合，移动活动顶尖与齿轮另一端顶尖孔定位配合，最后进行加工。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

从工艺方案的设计上看，因为产品的所有尺寸都是在一次装夹过程中加工完成的，这样可以有效地保证各外圆之间的同轴度能稳定地满足图纸要求。而且由原四道工序减少至二道工序，提高了生产效率。精车夹具的设计简单，操作方便，能实现对产品一次装夹中的所有尺寸的加工，确保产品的精度满足要求。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为一种花键定位硬车夹具的整体结构示意图；

图2为常啮合主动圆柱齿轮的工艺设计图。

图中：1、固定顶尖；11、夹持段；111、夹持槽；12、安装段；13、定位段；2、内花键套；3、活动顶尖。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，本发明实施例中，一种花键定位硬车夹具，包括固定顶尖1、内花键套2以及活动顶尖3，固定顶尖1包括依次设置的夹持段11、安装段12以及定位段13，定位段13的外围形成与齿轮带外花键一端的顶尖孔相配合的倒角，内花键套2设置于安装段12靠近定位段13的一端，活动顶尖3的外围形成与齿轮另一端顶尖孔相配合的倒角。

夹持段11用于与数控车床卡盘的三爪配合夹紧，起到调整和固定整个固定顶尖1的作用。夹持段11的外径小于安装段12的外径，夹持段11的外围与安装段12的侧壁之间形成夹持槽111。夹持槽111与卡盘的三爪形状相适配，夹持时，三爪的前端顶至安装段12的侧壁上，起到定位以及防止滑移的作用，使得三爪夹持固定顶尖1后能精准控制定位段13的位置，减小加工误差。

安装段12与内花键套2之间为可拆卸连接，具体可通过若干六角螺钉进行安装，装配后的精度高，不会造成尺寸偏移。由于不同型号的齿轮外花键以及顶尖孔的角度均不相同，为了提高硬车夹具的泛用性，将固定顶尖1与内花键套2分体设置。安装段12的倒角角度用于适配顶尖孔的偏转角度，内花键套2用于适配齿轮外花键，使得固定顶尖1与内花键套2各部分单独适配，但固定安装后共同运作。使用安装段12的倒角和内花键套2的花键配合进行共同限制，使得待加工齿轮完成精确定位，提高齿轮的加工精度。

内花键套2的内部预留一部分距离形成腔体，当带有外花键的顶尖孔顶至内花键套2内部时，在定位段13的倒角干涉下顶尖孔无法继续前进。此时顶尖孔与内花键套2的内壁之间相隔有一段距离，此腔体用于防止当顶尖孔孔径过大时，顶尖孔的端壁厚度过小，导致顶尖孔端壁直接与内花键套2接触，进而导致顶尖孔的倒角无法与定位段13的倒角接触，失去定位作用。

进一步地，内花键套2上预留一个通孔，此通孔将内花键套2内的腔体与外部连通。在进行齿轮精车过程中齿轮会产生大量热量，精车完毕后会快速降温，在此期间腔体内的气压会产生变化。当内花键套2与齿轮外花键配合后，腔体为密闭状态，当腔体内升温气压上升时，齿轮在气压作用下会向活动顶尖3方向施力，容易导致齿轮与活动顶尖3之间产生位置偏移。而当腔体内降温气压下降时，齿轮会被内花键套2的内腔吸住难以取出，若强行取出可能会对齿轮表面或结构造成损伤。因此通孔能够平衡内花键套2的内外压差，起到提高固定的稳定性和保护齿轮的作用。

在一个实施例中，请参阅图1和图2所示，本发明中待加工的常啮合主动圆柱齿轮，其特点是齿轮的内孔两端各拥有一个60°的顶尖孔，其中一端顶尖孔的外围设置有外花键，中间端是运转齿。运转齿的中部为一级外圆Ф120.1，一级外圆的一端由内向外依次设置有二级外圆和三级外圆，二级外圆Ф65z7伸入到端面的腹板内，三级外圆Ф55n6过渡至一端顶尖孔作为该端顶尖孔的外周。一级外圆的另一端设置有四级外圆Ф50n6，四级外圆过渡至带有外花键的顶尖孔。

在此需要注意的是，本发明实施例中提供的顶尖角角度为60°，四个等级的外圆也都拥有相对应的固定尺寸，而实际生产中会根据需要对上述尺寸做出调整，因此与顶尖角相适配的定位段13以及的倒角角度也可根据实际需要进行调整，不仅限于60°。

本发明另一方面提供了一种硬车加工工艺，通过上述的花键定位硬车夹具进行加工实现，具体包括：

步骤一：在做精车调机准备时，在数控车床上用卡盘的三爪夹紧夹持段11，在此期间需校正定位段23的60°锥面误差在0.008以内，校正后保持三爪夹紧状态始终不变，不能松开。校正定位段13后将内花键套2与安装段12固定连接，将活动顶尖3装配在车床尾架上。

S2、加工时，将定位段13与齿轮带外花键一端的顶尖孔定位配合，内花键套2与齿轮外花键配合，移动活动顶尖3与齿轮另一端顶尖孔定位配合，顶紧后启动程序，进行产品所有尺寸的一次加工完成。

精车夹具的固定顶尖1由三爪卡盘的卡爪夹紧固定在车床上，与活动顶尖3配合成为车床上的定位基准。由于齿轮的定位是通过齿轮两端的顶尖孔和外花键实现，齿轮的其余部位全部暴露在精车加工面内，因此齿轮四个等级的外圆端面以及端面内槽均可一次加工完成。精车夹具的内花键套2套在齿轮的外花键上，在加工过程中还起到拨动产品旋转的作用，满足各种角度的加工需要。齿轮装夹在夹具上可同时完成加工部位所有尺寸的加工，并能保证各项精度要求。

齿轮的具体加工流程为，在普通外圆磨床上研磨两端60°的顶尖孔，为下道精车外圆端面工序做好工艺基准的准备。选用对应尺寸规格的固定顶尖1、内花键套2以及活动顶尖3并装配至车床上，以待加工齿轮的两端顶尖孔进行定位，夹具上的内花键套2拨动齿轮的外花键，完成运转齿一级外圆Ф120.1及端面、二级外圆Ф65z7及端面内槽、三级外圆Ф55n6及端面以及四级外圆Ф50n6及端面的一次装夹的加工。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种花键定位硬车夹具，其特征在于，包括：

固定顶尖(1)，其包括依次设置的夹持段(11)、安装段(12)以及定位段(13)，所述定位段(13)的外围形成与齿轮带外花键一端的顶尖孔相配合的倒角；

内花键套(2)，所述内花键套(2)设置于安装段(12)靠近定位段(13)的一端；

活动顶尖(3)，所述活动顶尖(3)的外围形成与齿轮另一端顶尖孔相配合的倒角。

2.根据权利要求1所述的一种花键定位硬车夹具，其特征在于，所述夹持段(11)的外围与安装段(12)的侧壁之间形成夹持槽(111)。

3.根据权利要求1所述的一种花键定位硬车夹具，其特征在于，所述安装段(12)与内花键套(2)之间为可拆卸连接。

4.一种硬车加工工艺，通过如权利要求3所述的花键定位硬车夹具实现，包括：

S1、在数控车床上用卡盘的三爪夹紧夹持段(11)，校正定位段(13)后将内花键套(2)与安装段(12)固定连接，将活动顶尖(3)装配在车床尾架上；

S2、加工时，将定位段(13)与齿轮带外花键一端的顶尖孔定位配合，内花键套(2)与齿轮外花键配合，移动活动顶尖(3)与齿轮另一端顶尖孔定位配合，最后进行加工。