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内齿圈支架铣槽夹具设计

时间:2024-05-20

马少超

摘 要:本文详细介绍了内齿圈支架铣槽夹具的设计过程,该夹具结构简单,装夹方便,清理铁屑容易,应用效果良好。

关键词:内齿圈支架;铣槽;夹具

内齿圈支架是轮边减速器的一个重要组成零件。2012年,我车间承接了某公司内齿圈支架的机加工业务。为顺利完成零件试制加工,车间组织工艺人员对该零件进行工艺分析,并提出了各工序的夹具设计任务。本文就铣槽工序夹具设计过程进行介绍。

1 工艺分析

该零件工序简图如图1所示,需加工8处宽25,长9.5(不含圆弧)的槽。槽深20-40不均。槽的位置无形位公差要求,槽的宽度为25mm,无尺寸公差要求,故该槽的加工要求较低。该零件材料与40Cr接近,硬度大,难加工,带钻孔功能的立铣刀也无法钻入槽的起始位置。故工艺安排时,先在槽的起点处(φ195分度圆)预钻8个φ24H8的孔,再以孔为起点铣槽。

2 夹具方案设计

(1)定位方式:由于该零件为圆盘形零件,定位时以底面和外圆为宜。此处以底面、φ295.8外圆和上工序的一个φ24孔来定位。

(2)夹紧方式:通过零件的结构可以看出,定位方式决定后,夹紧只能是夹紧φ295.8法兰面或者φ150端面。夹紧法兰面零件变形较小,但是需对称夹两处,操作不便;夹紧上端面零件存在一定变形,但是装夹方便,且考虑到零件刚性较大,精度要求不高,因此考虑夹紧上端面。

(3)对刀方式:零件精度要求不高,装夹工件后直接利用机床主轴、百分表、磁性表座以工件内孔找正X轴和Y轴零点,Z轴方向用试切法确定零点,不再单独设计对刀块。

(4)夹具体固定:夹具体通过两个定位键和T型螺栓固定在机床工作台上。

3 夹具零件及总成设计

(1)定位结构:夹具体(即底板,零件3)上下表面磨削处理,保证上下表面的平行度和平面度,4块定位板(零件10)同时磨削处理,保证平行度、平面度和等高。定位板通过12颗M6的沉头螺钉(零件2)固定在夹具体上。定位板限制零件Z方向平移和X轴、Y轴转动。4颗φ14.2圆柱销(零件4)均布在φ310分布圆上,圆柱销内切于φ295.8的圆,内齿圈支架φ295.8外圆放入圆柱销内,被限制X、Y方向平移;

插销(零件6)穿入内齿圈φ24孔内,插销下部中空,是φ12H7的孔,该孔与φ12g6菱形销(零件5)配合,菱形销过盈配合固定在夹具体上。插销和菱形销结构限制了零件Z轴转动;

至此,零件的6个自由度全部被限制。之所以采用插销和菱形销结构,而非菱形插销结构,主要是因为菱形插销结构在铣削时,铁屑容易进入插销孔内,导致操作困难。

(2)夹紧结构:M16双头螺栓(零件9)下部通过螺纹连接固定在夹具体上,上部通过U型压板(零件7)和法兰螺母(零件8)固定零件。U型压板结构是为了方便快速夹紧和松开零件,螺母只需松开2-3牙,即可抽出压板,取下零件;同理夹紧零件也只需紧固2-3牙即可,大大提高加工效率。

(3)其他结构:夹具体上通过螺纹连接或者孔轴过盈配合固定工件的定位夹紧装置,同时,夹具体下表面加工2处键槽,定位键(零件1)通过沉头螺钉(零件2)固定在键槽内,定位键的另一部分卡在铣床工作台的T型槽内,保证夹具体的位置。螺栓通过机床的T型槽和夹具体上的U型槽,将夹具体固定在机床上。

4 理论校核

(1)定位误差分析:圆柱销分度圆直径φ310,位置度误差φ0.04,直径为φ14.2(-0.006,-0.024),则定位圆直径范围为295.8(-0.034,+0.064),内齿圈支架外圆直径为φ295.8(-0.32,-0.1),则工件与定位圆的间隙为0.066-0.384;

该误差为定位误差的主要原因,考虑到图纸对槽的位置及角度无公差要求,该定位误差在可接受范围内。

(2)夹紧力分析:根据夹紧结构, M16螺杆的夹紧力W=460P(P为螺母的拧紧力矩),一般生产中,M16螺杆的拧紧力矩可达100-200N·m,按100N·m计算,则夹具的夹紧力W=46000N。

工件与零件的摩擦系数取0.1,则夹紧力产生的摩擦力4600N·m。基本满足一般铣削的切削力要求。

经分析校核,夹具的定位、夹紧结构均满足使用要求。

5 总结

该夹具制作完成后,已经投入使用。加工的零件符合图纸要求,且工件装夹方便、夹具清理简单,操作者反应良好。

参考文献:

[1]王光斗,王春福主编.机床夹具设计手册[S].上海科学技术出版社,2000.

[2]杨叔子主编.机械加工工艺师手册[S].机械工业出版社,2001.endprint

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