内螺旋滚道加工专用夹具

内螺旋滚道加工专用夹具伍瑞华(江门职业技术学院 , 广东江门 529030 )摘要 : 介绍了一种汽车转向器中齿轮活塞上内螺旋滚道加工的专用夹具 。该夹具利用液性塑料作为传递压力的介质 , 使夹具产生均匀变形 , 从而使工件获得准确的定位和很高的定心精度 。实践证明用该夹具加工齿轮活塞上内螺旋滚道类工 件 , 其加工效果好 、成本低 、省时省力 。关键词 : 内螺旋滚道 ; 加工 ; 夹具文章编号 : 1001 - 3881 ( 2008 ) 8 - 071 - 3中图分类号 : TG75文献标识码 : BA Spec ia l F ix ture for the Proce ss in g of In terna l Sp ira l Ra cewa yWU R u ihua( J iangm en In stitu te of Techno logy, J iangm en Guangdong 529030 , Ch ina)A b stra c t: A sp ec ia l fixtu re fo r the p roce ssing of in te rna l sp ira l raceway in the gea r p iston of ca r stee ring gea r wa s in troduced. The sp ec ia l fixtu re u se s the liqu id p la stic s a s the m ed ium to tran sfe r p re ssu re, wh ich m ake s the fixtu re have homogeneou s defo rm a tion, and m ake s the p a rts have accu ra te po sition ing and h igh cen tring accu racy. The p rac tice p rove s tha t th is fixtu re ha s the advan tage s of good p roce ss re su lt, lowe r co st, and saving tim e and labo r in p roce ssing the p a rts like in te rna l sp ira l raceway in the gea r p iston.Keyword s: In te rna l sp ira l raceway; P roce ssing; F ixtu re随着我国汽车工业的迅速发展 , 对汽车产品的使用性能及其加工技术均提出了更高的要求 , 而低 成本 、高效率的产品加工工艺成为汽车配件生产企业在市场竞争中立于不败之地的条件之一 。图 1 齿条活塞零件图收稿日期 : 2007 - 10 - 31作者简介 : 伍瑞华 ( 1959 ) , 女 , 研究领域 : 机械设计制造 , 在核心期刊发表论文 3 篇 。 E - m a il: w rhw rh5 1261com。72机床与液压第 36卷转向器是汽车上的重要部件 , 对汽车操纵性能 、安全行驶起着至关重要的作用 , 而如图 1 所示的齿条 活塞则是转向器中的关键零件之一 。图 1 中的齿条活塞是将转向机构中的螺母和齿条制成一体 , 在转向器 壳体内起液压活塞的作用 。它要求齿条活塞中 , 内螺 纹滚道上内置的滚珠每转过一定的角度与齿条移动距离有严格对应的关系 , 否则会造成滚珠不能进入 滚道 ; 同时要求齿条活塞外圆同轴度必须在 0102mm之内 , 否则液压转向机构将不能正常工作 , 从而影响 行车安全 。因此 , 如何采用准确高效的工艺方法和加工手段 去实现对齿条活塞件的加工是十分必要的 。1 工件加工工艺分析111 结构及其技术要求夹具本体 1、螺母 2、薄壁套筒 3、螺钉 4、紧定螺钉5、齿形定位块 6、固定销 7、液性塑料 8等元件组成 。1夹具本 体2螺 母3 薄 壁 套 筒4 螺 钉5紧定螺钉 6齿形定位块 7 固定销8液性塑料图 2 内螺旋滚道专用夹具结构其中夹具本体 1 是整套夹具的主体 , 由于安装柄部采用莫氏 5 号圆锥与机床主轴孔相配 , 故整个夹具 具有很好的自动定心功能 , 使 得夹 具 体 的外 圆 、内圆 、锥柄和数控内圆磨床的主轴之间有很高的同轴度 精度 。为保证夹具本体具有高的同轴度 , 在夹具本体加工的过程中 , 图 2 所示的尺寸必须在数控内圆磨床上一次装夹磨削成型 。薄壁套筒 3 是整个夹具设计的关键 。如图 2 所示 工件采用外圆进行定心 , 并通过套筒受液性塑料的作 用产生夹紧 。薄壁套筒的结构如图 3 所示 , 对图中各尺寸要求如下 。 ( 1 ) 套筒环槽的宽度 l 应考虑 : 工件装夹定位时 , 工件外表面完整圆柱面与套筒内表 面相贴的面积 , 亦即是定位面宽度 (或夹紧面积 ) ; 装夹时 , 套筒轴向位置以及套筒固定部分长度 T; 对于定位面宽度为中等长度时 , 应使 l 与工件定 位基准的长度相接近 。取 1 113 倍定位基准的长度 ;由图 1 可见 , 该工件是一个左右不对称 ,外表面有齿形 、扁平侧面 、外圆 、凹坑 , 内表面又有内孔 、内螺旋槽 、圆弧等形状的不规则回转体 。 外圆 、内孔 、齿条中线 、滚道间距 、滚道中心等均具有较高的尺寸 、位置精度要求 。体现在以下 3 个 方面 : 滚道中心必须经过中心线上的某一特定点 ; 对齿形槽要求具有高的定位精度 , 用测量棒检测46168 处尺寸 , 要求精度为 0104mm; 齿形节线与中 轴线的垂直度 、同轴度要求均为 0105mm; 且检测棒在齿 形 槽 形 成 的 节 线 上 , 弦 长 有 严 格 的 限 定 , 为15157mm; 齿距精度为 0102mm; 滚珠滚道间距 公差要求为 01005mm; 在孔中安装扭杆和滚珠后 , 滚珠的回转轨迹与中心线的同轴度为 0103mm。112 工艺及其难点该工件的加工工艺路线 : 锻件 加工零件两端面钻中心孔 双顶针支撑车外圆 一端外圆定位钻 、 车内孔 车内中间孔 外圆端装夹铣齿形 齿形定位拉内螺旋 热处理 齿形定位 , 用数控内圆磨床精磨螺旋 。从上述工艺中可见 , 当使用齿形定位时 , 尽管可 配合用三爪卡盘进行找正 、装夹 , 实 现 内 螺旋 的 加工 , 达到零件要求 。但在生产过程中 , 不可避免地会 将外圆的误差反映到齿形中心线上 , 造成齿形中心线位置变动 , 导致内螺旋中心的定位误差加大 ; 亦会使 加工周期增长 , 产品质量受生产工人的技术 、状态等影响 , 难以保证加工精度 。在整个工件加工过程中 , 设计一套适用于解决滚 道中心经过中心线上特定点 , 同时又可确保加工后达到上述精度要求的工装夹具是十分必要的 。以下介绍一套用于加工内螺旋的专用夹具 。2 夹具结构原理与使用方法211 主要部件功能及其工作原理图 2所示为内螺旋滚道加工专用夹具 。它主要由3( 2 ) T = 215 d;150mm 时 , h =0104 0108mm;3( 3 ) H = 2 d;( 4 ) 当 d 50 ( 01015 01025 ) d, 要 求 公 差 ( 5 ) 薄壁套筒的总长 L 根据工件和夹具结构的具体情况确定 , 如若按 7 级精度加工时 ,t 015H; ( 6 ) 薄壁套筒内径 d = D - 2 h - H + 2mm。图 3 薄壁套筒结构为保证薄壁套筒的使用效果 , 套筒在加工和装配 过程中应注意如下几点 : 套筒内外圆及连接槽表 面的光洁度必须为 R a116 以上 , 以利于液性塑料的流73第 8期伍瑞华 : 内螺旋滚道加工专用夹具动以及套筒和夹具体 、工件之间配合 、定位 ; 套筒须进行预热处理 , 以保证最后热处理时的不变形或 开裂 ; 为了保证套筒与夹具本体的配合 , 套筒外表面 (配合面段 ) 尺寸精度为 g7; 为防止装配时造成套筒损坏 (拉伤 、压溃 ) , 夹具本体应先在油池 中加热 , 待夹具本体内孔胀大时 , 再压合装配套筒 ; 套筒内孔 d 须在套筒装配进夹具本体后 , 与夹具本体一起在数控内圆磨床上最后精磨加工 ; 套筒 整体热处理调质 HRC35 40。螺钉 4 起加压和密封液性塑料的作用 。通过调节 螺钉旋入的深浅 , 可以使夹具产生一定夹紧力 , 同时也可对夹具内的液性塑料进行密封 , 使塑料不至于发的工件放进夹具中 , 插入固定销 7 , 固定工件与夹具的相对位置 , 拧动螺钉 4 , 使液性塑料受压 , 产生一 定的压力 。由于液性塑料是密封的 , 根据液体的不可压缩性 , 及液体能在各个方向均匀传递压力的原理 ,液性塑料产生的压力均匀地作用于套筒的薄壁上 , 产 生径向变形 , 使工件与套筒壁形成圆柱面接触 , 达到准确地定心并可靠地夹紧 。当松开螺钉 4 时 , 套筒由于弹性作用恢复到原来 位置 , 松开工件 , 取下固定销 7 , 便可将齿形定位块6 后的工件取出 。3 结束语该夹具通过使用液性塑料作为传 递 夹 紧力 的 介 质 , 很好地解决了普通夹具装夹工件时 , 因夹紧力施力点不合理 , 影响加工精度的难题 ; 夹具锥端部位的内通孔 , 保证了在窄小内部空间进行精密磨削时所需 的冷却和精洗效果 ; 该夹具经实践证明具有很高的定心精度 , 操作简便迅速 , 整体寿命长 。从而极大地提高了生产效率和产品的质量 , 降低了产品的生 产 成 本 , 达到提高产品市场竞争力的目的 。参考文献【1】杨黎明 . 机床夹具设计手册 M . 国防工业出版社 ,1996. 5.【2】承惠 娟 . 利 用 液 性 塑 料 夹 具 提 高 磨 齿 精 度 的 探 讨 J . 煤矿机械 , 2001 ( 8 ) .( 112 118 ) d。生渗漏 。螺钉直径 dM =紧定螺钉 5 用于浇注液性塑料时排出夹具体内的空气 。齿形定位块 6 与固 定销 7 用 于 固 定 工 件 ,并使工件在夹具中准确定位 。定位块如图 4 所 示 , 当圆环状定位块通过其 上 的 2 个 ( 15 0102 ) mm 的圆柱与齿形图 4齿形定位块活塞的齿形配合 , 并放进套筒时 , 其上的圆弧与齿形活塞上齿形对应面的圆弧共同构成了一个圆 。从而增大了薄壁套筒中间与工 件相接触的表面 , 使套筒的刚性得以提高 ; 亦可保证在套筒受压夹紧齿形活塞时 , 齿形活塞的轴线与夹具本体轴线的同轴度要求 。固定销 7 则可以保证每次装 夹工件时 , 工件在夹具轴向上占有固定的位置 , 因而达到滚道中心必须经过中心线上的某一特定点和各相 关形位公差精度的要求 , 也保证了内螺纹滚道滚珠转过的角度与齿条移动距离的定量对应关系 。液性塑料 8 , 采用聚氯乙烯树脂 、磷苯二甲酸二 丁脂硬脂酸钙 、真空油为原料 , 以一 定 比 例进 行 混合 , 用甘油加热至 130 150 后从螺钉 4 所处的螺纹孔中注入 , 同样夹具体亦需先预热至 130 150 ,以使液性塑料均布于槽中 。212 专用夹具的使用方法(上接第 70 页 )与当前最先进的软靠模仿形法相比 , 生产效率提高了40% , 同时 , 还可以很方便地实现各种不同型号活塞的 异形外圆加工 , 只更改输入数据即可。说明基于多元RE2GMSM 的新型非圆活塞加工中心是高效、高精度的。3 结论针对当前软靠模法加工活塞因车 刀 驱 动电 磁 力 小 、响应速度慢 、运动方向刚性差等缺点而造成加工精度难以保证 , 加工效率较低等问题 , 研制出了一种 新型活塞加工设备 。通过新型活塞加工中心的样机试验 , 结果证明了新型活塞中心提高了整个加工系统的 精度和效率 , 在活塞加工技术上获得了突破性进展 。参考文献【1】孙永强 , 等 . 国内活塞异形外圆车削加工技术的现状 J . 机械工程师 , 2002 ( 3 ) .【2】邬义杰 , 等 . 超磁致伸缩材料微位移驱动系统的研究 J . 仪器仪表学报 , 2000 , 21 ( 1 ) .【3】宋昭海 , 等 . 稀土超磁致伸缩材料及其在换能器卜的 应用 J . 水雷战与舰船防护 , 2007, 15 ( 2) .【4】贾宇辉 , 等 . 超磁致伸缩微位移驱动器的研究 J .微细加工技术 , 2000 ( 2) .【5】贾宇辉 , 等 . 基于超磁致伸缩材料的活塞异形销孔加 工原理研究 J . 浙江大学学报 , 2004, 38 ( 9 S) .夹具装拆 。安装夹具时 ,拧动螺母 2 , 使之远离夹具本体的圆锥端面 。将夹具本体轻轻压入数控磨床主轴孔 , 将主轴上的拉紧螺钉拧进圆锥端面上的螺纹 孔内 , 调节夹具 , 保证圆锥面配合可靠 , 完成定位 ;拧紧拉紧螺钉 , 完成夹具的安装 。拆卸夹具时 , 先将拉紧螺钉从夹具体中松出 , 再 反向拧动螺母 2 , 利用螺母 2 的端面将夹具从锥孔配合中退出 , 从而取下夹具 。工件加工 。如图 2 所示 , 将配上齿形定位块 6 后