液压弹性膜片磨孔夹具设计制作

1、液压弹性膜片磨孔夹具设计制作程富民 李剑 杨西峰 薛福民 刘加振山东泰工集团一、内容简介本文介绍的是在LG528B汽车变速器的开发中所研制的重点工装夹具，是专门磨削光滑内孔类斜齿轮的专用工装，适用于目前生产的LG528B系列齿轮。由于LG528B汽车变速箱齿轮系光滑内孔类斜齿轮，在热后磨孔加工中不能简单地使用节圆棒或节圆球定位和夹紧，需借助专用工装夹具来完成磨孔工序任务。在该系列齿轮中，有单联和双联的区别，因此工装也相应采用两种结构形式，即：1.弹性膜片工装：用于精加工单联斜齿齿轮内孔；2.双锥套胀紧工装：用于精加工双联斜齿齿轮内孔。本文通过实例重点介绍弹性膜片工装在设计、制作、使用和调整中的

2、要点。二、基本原理弹性膜片磨孔夹具是专门磨削单联光孔类斜齿齿轮的专用工装。由于不能简单地使用节圆棒或节圆球定位和夹紧，需借助专用的方法来完成定位和夹紧的动作，以完成磨孔工序任务。该弹性膜片工装，试图通过成组的节圆球串均匀、浮动地放置在齿槽中，并设法使之夹紧定位同时进行；通过工装的膜片弹性作用，来实现半自动夹紧，以提高劳动效率；并通过膜片工装的特殊结构，达到膜片胀收时的自动定心。三、量球定位尺寸计算1. 考虑齿厚减薄因素，按公法线下差计算，转化为附加变位系数进行修正；2. 利用EXCEL的强大计算功能进行计算；3. 计算出渐开线函数后，利用单变量求解反求接触角。B:模数C:齿数D:压力角E:法向

3、变位系数F:螺旋角I:量球直径J:公法线下差K: 端压力角=ATAN(TAN(RADIANS(D)/COS(RADIANS(F)L: 分圆直径=B*C/COS(RADIANS(F)M: INVt=TAN(K)-KO:附加变位 =J/(2*B*SIN(RADIANS(D)P:INVmt=M+I/(B*C*COS(RADIANS(D)+2*(E+O)*TAN(RADIANS(D)/C-3.1416/2/CQ: 目标单元（利用单变量求解反求接触角）INVmt =TAN(RADIANS(R)-RADIANS(R)R:可变单元（接触角mt ）S:量球中心距=L*COS(K)/COS(RADIANS(R)

4、T:量球包络圆直径=S+I9 泰工集团齿轮厂齿轮工装设计参数表2003-06-26公法线按下差，按法向参数计算接触角齿轮代号模数齿数压力角法向变位螺旋角旋向跨齿球直径法线下差端压力角分圆直径INVt公法线附加变位INVmt目标单元mt可变量球中心距量球包络圆卡爪加工尺寸齿顶圆跨棒距LG528B-17012113.513200.39811右27.12-0.120.35546.3520.015717.123-0.05010.080890.0808933.97452.4159.5356.159.144LG528-170121234720-0.52519右56.35-0.1350.367149.120

5、.017541.093-0.06580.022840.0228422.9327151.11157.46157.50152.0157.38LG528B-17012133.253720-0.05621.57右56.35-0.120.373129.30.018345.121-0.0540.02990.029924.9809132.84139.19139.26135.4139.07LG528B-1701214A3.528200.00619右47.12-0.120.367103.650.017537.788-0.05010.037550.0375526.837108.40115.52115.50110.

6、7LG528B-1701214B3.520200.4815右37.12-0.120.3672.4690.016528.063-0.05010.06180.061831.312579.3886.5086.5082.8LG528B-17013143.526200.0119左37.12-0.120.36796.2430.017527.35-0.05010.039210.0392127.2016100.99108.11108.22103.3LG528B-17013253.534200.18415左57.12-0.120.36123.20.016548.776-0.05010.036790.036792

7、6.6654129.01136.13136.22131.5 四、工装的设计1. 工装的性能设计l 结构性能 可以满足螺旋角为max=25，宽度为b=30（定作卡爪可超出此范围）的单联斜齿轮的装夹定位；能在普通内圆磨床（M2110C或M2120A）上使用；采用液压动力对夹紧力卸载、工装膜片自动加载的方式，实现机械化装夹保证生产效率；工作安全可靠；工装调整简单方便。l 质量性能 能满足磨削后齿轮的齿圈跳动检验项目符合技术要求；加工的重复精度高，质量稳定。l 使用性能 易于操作，装卸零件方便快捷；易于调整，精度恢复方法简单；液压动力夹紧，省力可靠。2. 工装的结构及参数设计l 在本工装结构中，参数主

8、要体现在专用卡盘上，其定位直径、卡盘卡爪包容弧度等参数均应依据齿轮的螺旋角和量球包络圆直径来确定。具体确定方法见下表：齿轮项目螺旋角量球包络圆直径范围min=11min=59.53max=21.565max=157.46设计参考=22=i工装项目卡爪包角（3槽、4槽）定位直径卡爪径向宽度极限值过程值3=34224=4406D=i+0.06Rmin=20确定值（分组）取=50D130mm（210-i）/2D130mm（180-i）/2l 量球包络圆直径 在工程中，根据制造系统的差异性和用户的要求，齿轮的量球包络圆直径需要进行微量的调整，工艺工装也要进行相应的调整，具体调整量见下表：理论跨棒距理论

9、球外圆工装定位圆d+（0.050.10）l 装入工件后，膜片工装的加紧力来源于膜片自身的弹力，按能实现0.6-0.8的过盈量设计专用环。3. 工装材料的选择l 专用卡盘 65Mn 具有良好的弹性和一定的强度；l 专用卡爪 T10 具有高的硬度和强度，耐磨；l 法兰盘和专用环 45 具有一定的强度；l 其他零件 材料不作特殊要求。4. 液压系统设计利用内孔磨床原有液压系统，设计了专用油缸，在油缸推力作用下，张开膜片工装卡爪，装卸工件；油缸卸压后，在弹力作用下膜片恢复原状，自动定位加紧工件。五、 工装的制作工装的制造是实现工装设计思想的关键环节。本工装制作的目标，是最终保证被加工齿轮齿圈径向跳动的

10、检验项目控制在技术文件要求的范围之内。为此，应注意以下制作要点：i. 专用卡爪 应成套制作和存放，热处理淬火后先磨削同一基准面，用磨削夹具磨出卡爪的外径尺寸，内径尺寸不磨或留有磨削余量，备用。此工艺基于两方面的考虑：a. 径向与基面垂直，能使卡爪在更换或调整过程中保证其与机床主轴的同轴度和重复装配精度；b. 卡爪的内径尺寸上留有磨量，待工装组装后由机床自磨，方法简单，精度易于保证。ii. 法兰盘 在热处理淬火之前，内锥孔、止口的径向和端面均应留有足够的磨削余量。先与机床主轴配磨锥孔，达到要求后与主轴装配并磨出止口的径向和端面尺寸，待与专用卡盘装配。iii. 专用卡盘 在热处理淬火之前，底盘外径

11、及端面、专用卡爪径向定位尺寸、专用环径向定位尺寸等均应留有足够的磨削余量。先磨出底盘的外径和端面，与法兰盘装配后，磨成两个径向定位尺寸；装配专用卡爪，启动液压顶杆系统，装入专用环（专用环与专用卡盘有0.60.8mm的过盈量）按给定的专用卡爪内径尺寸磨成。检查跳动量，应在0.008mm以内（注意：与机床精度有关）。iv. 保持器 节圆球保持器在制作中，应适当调整隔垫的厚度，以使每串的钢球能均匀地分布在齿槽中。同一保持器上的钢球直径应保持一致。v. 各工装件在热处理淬火前，均应将各类尖角倒钝和倒圆，以保证装配精度和减少工装使用过程中的安全隐患。六、 工装的使用和调整工装的使用步骤：验证工装的编号和

12、专用卡爪的编号验证齿轮磨孔保持器并套上齿轮启动液压装入保持器和齿轮液压卸载启动主轴磨削停车检验启动液压卸下齿轮和保持器。i. 工装在使用前，应进行验证，主要验证内容有：工装完工后的验证，主要验证液压动作和工装的有效性。检查产品编号与工装编号、卡爪编号的一致性或直接测量卡爪的回转直径。验证工装的精度，一般用试切削的方式进行，用被加工零件的精度来估算工装精度（正常生产后应严格执行首件检查制度）。以上应由专职质检员和设计人员进行。ii. 工装在使用中，应经常检查各部位的联接情况，清理和维护好工装。发现异常或被加工零件超差，应及时对工装进行调整。iii. 工装的调整：工装在完工后的首次调整（验证调整）

13、，应首先调整液压顶杆的行程，以能顺畅装卸零件为准，一般间隙在0.5-0.8mm之间，不宜过大。其他按工装的制作、验证要点执行。工装的补偿调整，是基于卡爪磨损、松动、更换时的调整，可采用增加补偿铜皮或调整专用环直径的方法。增加补偿量，应注意补偿介质厚度及其一致性，厚度不宜太大，以能使得卡爪有修磨量为准；调整专用环的直径减小量应以卡爪有修磨量为准，不宜过大，调整的次数不宜过多，确保卡爪的加紧过盈量不小于0.40mm。工装的安装调整，是指工装重新安装或重新装配时的调整。此调整以复查工装各部分的精度为主，重点复查和调整与机床联接后的装配精度，并按有关首次调整和补偿调整的原则进行。七、 结论弹性膜片磨孔夹具是我们开发的一种新型夹具，它优于其他的装夹方式，其特点是：1. 弹性膜片磨孔夹具是整体弹性夹具，夹持力均匀一致。2. 弹性膜片磨孔夹具自定心好，频繁装夹，变动量稳定在0.02之内。3. 弹性膜片磨孔夹具装夹方便，与液压顶开机构配合使用，省力、省时，装夹时间只