1、 节圆夹具的改进单 位：姓 名： 顾峰申报工种：申报等级：日 期：摘要：根据烟台变速器有限公公司现有设备的状况以及齿轮热后加工需要、加工过程和调节方式的分析，指出以前在公司齿轮加工中节圆夹具应用的不当之处 具产生的根源通过对节圆夹具设计工作原理.指出原来夹具设计理念的不足，同时根据工艺加工的要求，分析原夹具产生制造误差的原因，从而对现有夹具的改进和改变调整方法，从而大大提高工件的加工精度，降低调整时间，真正发挥节圆夹具在齿轮加工中的优势，使得企业流水线能真正发挥出高效率。关键词：齿轮热后加工、节圆夹具、夹具调整。1. 问题的提出：在齿轮的热后加工中，节圆夹具扮演着重要角色，它是齿轮热后加工质量
2、高低的直接作用者。由于齿轮加工公司重要生产活动，节圆夹具就被广泛应用到所有齿轮热后加工的生产上，因而节圆夹具对公司热后齿轮加工的质量甚至说齿轮成品的质量有着至关重要的影响。可以肯定的是节圆夹具的应用为的是保证和提高热前齿轮的加工精度，至少是不降低热前已形成的加工精度，这也是公司应用节圆夹具进行齿轮热后加工的唯一目的。组合磨床节圆夹具自动上下料，调试时间长，尺寸不稳定，齿轮端面和径向跳动波动很不稳定。表 1、表 2 分别是组合磨床加工齿轮端面跳动和径向跳动的数据(要求值：端跳0.01mm 和径向跳动 0.05mm)1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 平均L1.6L1.8L2.0表 1 组合
3、磨床齿轮加工端面跳动数据（单位：mm）1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 平均L1.6L1.8L2.0表 2 组合磨床齿轮加工径向跳动数据（单位：mm）OKM 磨床节圆夹具调整时间长，尺寸也是极为不稳定。表 3、表 4 分别是组合磨床加工齿轮端面跳动和径向跳动的数据(要求值：端跳 0.02mm 和径向跳动 0.05mm)1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 平均L1.6L1.8L2.0表 3 OKM 磨床齿轮加工端面跳动数据（单位：mm）1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 平均L1.6L1.8L2.0表 4 OKM 磨床齿轮加工径向跳动数据（单位：mm）2. 分析问题：组合磨床
4、节圆夹具 OP1701) 内孔和锥度外圆同时磨前 L1.6 L1.8 L2.0 换型时间长。由于自动上下料初定位块上三个圆柱间隙太大影响角度，起不到初定位作用。间隙太小夹紧时三圆柱与定位钢球有干涉。因为斜齿圆柱齿轮只有当齿面上的剖面角等于与之相应道德螺旋角时其齿面剖面上的每个点到齿轮中心距离相等。所以三初定位块要调试到适中位置比较复杂，调试的时间较长。2) 尺寸不稳定 a.端跳不稳定：虽然自动上下料时气检合格，但磨孔后端面跳动还是有超差现象。这是由于夹具频繁换型造成夹具本身精度超差。端面跳动在 0.012mm 左右，要确保产品端跳在 0.005mm 里面是不可能的。b.齿跳不稳定：发现在调试完
5、毕后产品齿跳比较稳定，但时间一长齿跳尺寸就不稳定，这是由于夹具使用时间过长定位钢球有一定移损，而且定位钢球在弹簧钢丝上能自由转动，每次夹紧定位钢球定位点不一样，因此造成齿跳尺寸不稳定。还有夹紧块在换型时频繁更换造成夹紧块在夹具上不能确保圆度和同轴度，而且夹紧块和定位钢球之间在夹紧时表面点接触，虽然钢球和夹紧块都有一定的硬度（RHC58-62） ，但长时间使用也有一定的移损，这两点是造成齿跳不稳定和调试时间长的主要原因。3) OP170 所用节圆夹具如图 1 所示图 1 OP170 节圆夹具该节圆夹具的使用原理：OKM 磨床节圆夹具 OP1101) 由于是手动上下料，设计者在设计夹具时使粗定位孔
6、在同一截面上，但夹具使用时间一长精定位的弹簧丝弹性变弱，使精定位销无法正常弹出造成在装夹工件时的不便，而且容易碰坏精定位杆。2) 跟组合磨床夹具一样，齿轮端面跳动和齿轮径向跳动不稳定，精定位面端面跳动0.02mm。定位销两端面移损、钢球移损、夹紧块的移损以及圆度、同轴度超差。3) OP110 所用节圆夹具如图 2 所示图 2 OP110 节圆夹具该节圆夹具工作原理是：压缩空气通过特制的管道由活塞的右侧进入气缸体推动活塞 向左运动，运动过程中活塞首先推动压杆向左运动，压杆运行一段距离后按照内制滑道的轨迹开始逐渐向外翻动压杆爪，以便放入工件；向左运行的活塞在接近运行终了时的前3 mm开始压向推动销
7、，迫使推动销推动推力传动套使弹簧膜片轴向向外翻约3 mm ，而变成近似的圆锥状：固定在其上的固定夹爪和内夹爪也作轴向的外翻运动，致使夹具体上的定位销在弹簧力的作用下向外伸出，以使工件放入夹具体内；当工件装入夹具以后气缸体右侧排气，活塞在弹簧膜片和压杆总成弹簧的弹性推力作用下向右运动，运动过程中首先弹簧膜片恢复到自然的平直状态而使定位销压靠在工件的节圆上以实现径向定位，其次是压杆总成向右并内翻压杆爪以轴向压紧工件，至此工件的加工前定位夹紧活动便告结束。3.解决问题：1) 更变初定位块在齿轮和定位块之间有一定角度（）如图 ，只有两点接触而不是整根圆柱的线接触，确保能自动上下料的前提下夹紧时初定位块
8、上圆柱销对工件基本没有干涉，而且放大了调整余量，并缩短了这一环节的调整时间。2) 在调试夹具时一直以来节圆夹具的使用都是以在固定夹爪与内夹爪之间加调整片来作为满足齿轮热后磨削加工的保证条件。方法是首件磨削后测齿轮的全齿面齿形报告，根据报告显示的齿形跳动数值的大小认准高低点位置对应夹具的具体位置， 经验地计算添加调整片的位置和厚度，然后在相应的位置上将一定厚度的调整片加进固定夹爪和内夹爪之间，如果再次加工工件还是不能满足加工精度要求就重复上述调整方式直到满足加工要求为止。但现在的调节方式每次齿轮换型都要花费长时间，这种耗时且影响加工质量的使用方法沿用至今，原因就是夹具的每次的更换如果不加调整片就
9、会出现大的跳动值，从而无法加工，就连韩国的供应商也提供调整片以供调整。经过对夹具结构的分析，并指导现场调整的工人把夹具的初定位块和精定位保持架拆下。节圆夹具的端面定位块和三圆弧夹紧块完全可以利用机床本身的内圆磨头进行自磨从而消除了夹具本身的端面跳动误差和三圆弧夹紧块的圆度和头架同轴度以及消除三夹紧块的移损。更换长期使用的定位钢球，选配钢球确保节圆夹具上的钢球误差不大于.，从而从根本上解决了节圆夹具的误差。3) 磨床节圆夹具定位体初定位销孔在原有基础上向上移动，让初定位销高于精定位销使工件的装拆换型时在夹具定位体装配前先对夹爪自磨，待夹具体装上后再对定位面修磨从而确保夹具的端跳和夹爪的圆度和同轴
10、度。精确定位销如图 3 所示图 2 定位销4. 效果经过对节圆夹具的改进后，调整时间变短和调整精度变高，使得生产效率和生产质量有所提高。表 5、表 6 分别是夹具经过改进后组合磨床加工齿轮端面跳动和径向跳动的数据(要求值：端跳 0.01mm 和径向跳动 0.05mm)1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 平均L1.6L1.8L2.0表 5 组合磨床齿轮加工端面跳动数据（单位：mm）1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 平均L1.6L1.8L2.0表 6 组合磨床齿轮加工径向跳动数据（单位：mm）经过改进后的 OKM 磨床节圆夹具调整时间短，尺寸也是较为稳定。表 7、表 8 分别是节圆夹
11、具经过改进后的组合磨床加工齿轮端面跳动和径向跳动的数据(要求值：端跳0.02mm 和径向跳动 0.05mm)1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 平均L1.6L1.8L2.0表 7 OKM 磨床齿轮加工端面跳动数据（单位：mm）1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 平均L1.6L1.8L2.0表 8 OKM 磨床齿轮加工径向跳动数据（单位：mm）5. 结论正确的节圆夹具使用方式应该是，按照夹具的设计原理、设计尺寸，根据加工件的实际尺寸，正确自磨图纸上要求的固定夹爪面和内夹爪面，让定位销主要负责径向的定位，压杆总成主要负责轴向的压紧。只有这样，才能保证加工件已有的加工精度，减少换型时间，延长易损件的寿命。
