CN221087498U - 一种基于锥度弹性定位的高精度磨齿夹具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于锥度弹性定位的高精度磨齿夹具，包括工装芯轴、锥度弹性涨套、压紧部件和连接部件；工装芯轴用于实现被加工工件与设备间精确定位；布置在工件内孔中的锥度弹性涨套与所述工装芯轴的外周面通过锥度配合；压紧部件安装在所述工装芯轴的顶端，一方面使工件与所述工装芯轴的凸起贴合，实现工件的端面定位，另一方面使锥度弹性涨套与工件内圈紧密配合，实现工件的径向定位；连接部件用于连接工装芯轴和设备主轴，保证工件与设备主轴运动同步。本实用新型提高了磨齿的定位精度和加工精度，减少加工误差，降低工件拆卸难度，从而提高工件的精度和工装使用寿命，实现磨齿过程中对齿轮的精密加工。

Description

一种基于锥度弹性定位的高精度磨齿夹具

技术领域

本实用新型属于机械制造设备技术领域，涉及一种基于锥度弹性定位的高精度磨齿夹具。

背景技术

齿轮作为传动机构的核心部件，生产制造过程中对其精度要求高，而磨齿作为齿轮加工的关键工序，直接影响齿轮的制造质量和性能要求，为了保证磨齿的加工精度，我们要求工件和夹具无间隙配合，而目前的夹具还存在以下的问题：

（1）传统的孔轴配合式夹具无法零间隙配合，磨齿精度无法保证；

（2）工装使用过程配合间隙磨损间隙增大，工装寿命较短；

（3）工装拆装不便，影响齿面精度和工装定位面精度。

发明内容

本实用新型的主要目的是利用锥度弹性涨套的锥度特性、弹性特性来提高磨齿夹具的配合精度，利用弹性涨套和锥度芯轴配合提高夹具的定位精度和重复定位精度，实现夹具与工件的无间隙配合、高精度定位，最终达到精密加工、提高齿轮精度的目的。

本实用新型按以下技术方案实现：

一种基于锥度弹性定位的高精度磨齿夹具，包括：

工装芯轴，用于实现被加工工件与设备间精确定位；

布置在工件内孔中的锥度弹性涨套，与所述工装芯轴的外周面通过锥度配合；

压紧部件，安装在所述工装芯轴的顶端，一方面使工件与所述工装芯轴的凸起贴合，实现工件的端面定位，另一方面使锥度弹性涨套与工件内圈紧密配合，实现工件的径向定位；

连接部件，用于连接工装芯轴和设备主轴，保证工件与设备主轴运动同步。

在一些实施例中，所述锥度弹性涨套上有多个均匀分布的交错槽；在所述锥度弹性涨套中填充橡胶垫，防止砂轮磨粒进入配合面。

在一些实施例中，所述锥度弹性涨套的壁厚设为5mm～7mm；所述锥度弹性涨套的外径与工件内孔配合间隙为Φ0.03 mm～0.05 mm。

在一些实施例中，所述锥度弹性涨套的锥度为1度-2度，与工装芯轴重合度大于90%，用于实现在不施加外力的情况下，能够让锥度弹性涨套实现对工件的夹紧，使得工件达到自锁效果。

在一些实施例中，所述压紧部件包括十字垫圈和压紧螺母；所述十字垫圈套装在工装芯轴后与锥度弹性涨套贴合在一起，所述压紧螺母以螺纹的方式安装在工装芯轴上，旋转压紧螺母压紧十字垫圈进而压紧锥度弹性涨套，实现锥度弹性涨套与工件内圈紧密配合。

在一些实施例中，所述连接部件为拨叉，拨叉的两个拨爪与设备主轴相连，拨叉的内孔与工装芯轴紧密配合。

在一些实施例中，所述拨叉设有与内孔相连通的开口槽，拨叉的侧部设有与开口槽相连的螺纹孔，在螺纹孔中有螺丝，工装芯轴***内孔后，通过旋紧螺丝来紧缩内孔，从而将拨叉固定在工装芯轴上。

在一些实施例中，在所述工装芯轴上还安装有用于拆除工件的拆除部件。

在一些实施例中，所述拆除部件为拆卸螺母，所述拆卸螺母安装在所述工装芯轴的凸起处，旋转拆卸螺母将工件向外顶，对涨套施加反方向的力。

在一些实施例中，所述工装芯轴的两端面均设有中心孔，设备头架顶尖与工装芯轴一端的中心孔紧密贴合，设备尾架顶尖与工装芯轴另一端的中心孔紧密贴合，保证工件同轴要求。

与现有技术相比，本实用新型有益效果：

本实用新型提供了一种能利用锥度的紧密配合实现工件锁紧且能方便拆卸的磨齿夹具，提高了磨齿的定位精度和加工精度，减少加工误差，降低工件拆卸难度，从而提高工件的精度和工装使用寿命，实现磨齿过程中对齿轮的精密加工。

附图说明

附图作为本实用新型的一部分，用来提供对本实用新型的进一步的理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但不构成对本实用新型的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

在附图中：

图1为本实用新型的高精度磨齿夹具应用示意图；

图2为本实用新型的锥度弹性涨套立体图；

图3为本实用新型的锥度弹性涨套侧视图；

图4为本实用新型的拨叉示意图。

附图表示：1-拨叉，2-工装芯轴，3-拆卸螺母，4-锥度弹性涨套，5-十字垫圈，6-压紧螺母，7-工件，8-橡胶垫，9-螺纹孔。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本实用新型的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本实用新型的概念。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语 “上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，一种基于锥度弹性定位的高精度磨齿夹具，包括锥度弹性涨套4、拆卸螺母3、十字垫圈5、压紧螺母6、工装芯轴2、拨叉1。工装芯轴2用于实现被加工工件7与设备间精确定位；布置在工件7内孔中的锥度弹性涨套4与工装芯轴2的外周面通过锥度配合；压紧螺母6和十字垫圈5安装在工装芯轴2的顶端，一方面使工件7与工装芯轴2的凸起贴合，实现工件7的端面定位，另一方面使锥度弹性涨套4与工件7内圈紧密配合，实现工件7的径向定位。

以下给出上述锥度弹性涨套的一优选实施例：

如图2、图3所示，锥度弹性涨套4有六个均匀分布的交错槽，在锥度弹性涨套4上端面标有端面尺寸，该锥度弹性涨套4是用弹性材料制作，制作材料选用65Mn，保证涨套的弹性和重复定位精度。锥度弹性涨套4经过淬火和磨削精加工等工艺能通过微量弹性变形消除孔、轴配合间隙，并能重复、精确定位，在锥度弹性涨套4中填充橡胶垫8，可以防止砂轮磨粒进入配合面影响配合精度；所设计的锥度为1°25′56″，设置锥度的目的一方面是能实现高精密定位，另一方面是在安装工件7时，通过旋转压紧螺母6对锥度弹性涨套4施加一定的力，使锥度弹性涨套4径向收缩或涨开，此时锥度弹性涨套4会产生径向涨紧力，当施加的力撤去后，该工件7在径向涨紧力的作用下，具有自锁性，此时工件7的夹紧效果最好，因此为保证工件7有良好的定位效果，需要在不施加外力的情况下，可以让涨套实现对工件7的夹紧，使得工件7达到自锁效果。

本锥度弹性涨套4设计锥度为1°25′56″，锥度弹性涨套4的壁厚设计在5mm～7mm之间，涨缩量设计在0.05～0.1mm之间，锥度弹性涨套4的壁厚也是设计的一个关键点，锥度弹性涨套4的壁厚与其强度、刚度直接相关，过薄或过厚都会影响工装的性能，壁厚太厚会无法涨开，影响其锁定的效果，壁厚太薄则会导致其锁定刚性不够，稳定性不好，本锥度弹性涨套4所设置的厚度，使涨套既能涨开，又有较好的稳定性；锥度弹性涨套4与工装芯轴2接触面积大于90%，锥度弹性涨套4的外径与工件7内孔配合间隙为Φ0.03 mm～0.05 mm，锥度弹性涨套4重复定位精度小于0.003 mm，且该锥度弹性涨套4在经过10万次加工后，定位精度保持不变。在锥度弹性涨套4中填充橡胶垫8，橡胶垫8的存在能够有效防止砂轮磨粒进入配合面影响配合精度。

以下给出上述十字垫圈的一优选实施例：

继续参照图1所示，十字垫圈5是与锥度弹性涨套4通过线性接触来减少接触面，保证压紧力能均匀分布的元件。十字垫圈5材料选用中碳合金40Cr，经调质、淬火和中温回火后使其获得一定的韧性、塑性和耐磨性。

以下给出上述压紧螺母的一优选实施例：

继续参照图1所示，压紧螺母6是安装在芯轴顶端，十字垫圈5和压紧螺母6旋转压紧锥度弹性涨套4，实现锥度弹性涨套4与工件7内圈紧密配合，保证齿轮定位精度的元件。压紧螺母6材料选用中碳合金40Cr，经调质、淬火和中温回火后使其获得一定的韧性、塑性和耐磨性。

以下给出上述工装芯轴的一优选实施例：

继续参照图1所示，工装芯轴2是联接设备和被加工工件7的过渡定位轴，实现被加工零件与设备间精确定位，保证磨齿加工精度的元件。工装芯轴2材料选用GCr15合金钢，硬度大于56 HRC，经调质和淬火、精磨加工，保证工装芯轴2的刚性及精度持久性；工装芯轴2两端中心孔粗糙度Ra0.8μm，同轴度小于0.003mm；设备头架、尾架顶尖锥度与芯轴两端中心孔锥度相同，贴合度大于90 %；头架、尾架中心孔同轴度小于0.002 mm；尾架顶尖直径不得大于被磨工件齿轮齿根圆直径。

以下给出上述拨叉的一优选实施例：

如图4所示，拨叉1的两个拨爪与设备主轴相连，拨叉1的内孔与工装芯轴2紧密配合，保证工件与设备主轴运动同步，设备顶尖与工件中心孔紧密贴合，保证工件同轴度要求，实现工件磨齿加工的元件。

拨叉1设有与内孔相连通的开口槽，拨叉1的侧部设有与开口槽相连的螺纹孔9，在螺纹孔9中有螺丝，工装芯轴2***内孔后，通过旋紧螺丝来紧缩内孔，从而将拨叉1固定在工装芯轴2上。

以下给出上述拆卸螺母的一优选实施例：

继续参照图1所示，拆卸螺母3安装在工装芯轴2的凸起处，旋转拆卸螺母3将工件7向外顶，对涨套施加反方向的力。拆卸螺母3材料选用中碳合金40Cr，经调质、淬火和中温回火后使其获得一定的韧性、塑性和耐磨性。

由上可知，本实用新型提供了一种能利用锥度的紧密配合实现工件锁紧且能方便拆卸的磨齿夹具，提高了磨齿的定位精度和加工精度，减少加工误差，降低工件拆卸难度，从而提高工件的精度和工装使用寿命，实现磨齿过程中对齿轮的精密加工。

以下给出上述高精度磨齿夹具的工作过程：

继续参照图1所示，首先将锥度弹性涨套4放入工件7内孔中，然后将锥度弹性涨套4和工装芯轴2外圆通过锥度配合，旋转压紧螺母6挤压十字垫圈5向锥度弹性涨套4方向移动，使工件7与夹具端面贴合，实现工件7的端面定位；压紧锥度弹性涨套4，通过锥度配合的涨套逐渐被压入锥度内孔中，随着锥体内孔的横截面积逐渐增大，涨套慢慢涨开，逐渐在工件7表面产生径向涨紧力，使锥度弹性涨套4与工件7内圈紧密配合，实现工件7的径向定位；然后将工件7通过拨叉1内孔与工装芯轴2外圆、设备主轴连接，保证工件7与设备主轴运动同步；设备顶尖与工装芯轴2中心孔紧密贴合，保证工件7同轴度要求，工件7完全定位后开始加工工件。

当工件7加工完成后，首先拆除压紧螺母6与十字垫圈5，由于工件7处于自锁状态，因此即使拆除压紧螺母6，工件7仍然在径向涨紧力的作用下被固定在锥度弹性涨套4上，此时在工装芯轴2与工件7所接触的部位安装拆卸螺母3，向前旋转拆卸螺母3对锥度弹性涨套4施加反方向的力，将工件7向外顶，锥度弹性涨套4的锥体内孔面积逐渐减小，径向涨紧力逐渐消失，从而拆卸工件7。

综上，本实用新型具有以下优势：

（1）设计了锥度弹性涨套，其中锥度的设计保证了夹具的高精密定位和自锁性；锥度弹性涨套的设计一方面使夹具能够消除孔轴配合间隙，实现重复精确定位,延长工装的使用寿命，另一方面橡胶垫的存在能够有效防止砂轮磨粒进入配合面影响配合精度；壁厚的设计保证了涨套的有效性和稳定性；总体来说，该涨套能够提高夹具的定位精度和重复定位精度，实现夹具与工件的无间隙配合、高精度定位。

（2）增加了拆卸螺母, 在工件加工完成后通过向前旋转拆卸螺母将工件向外顶，便于拆卸工件，避免暴力拆卸对齿面的伤害，保证了齿面精度和工装定位面精度，提高了工作效率。

（3）设计了压紧螺母，旋转压紧螺母压紧十字垫圈进而压紧锥度弹性涨套，在工作时与十字垫圈配套压紧锥度弹性涨套，实现涨套与工件的紧密配合，提高了工件的定位精度，减少磨齿时因工件定位精度不够产生的误差。

（4）选用十字垫圈，与弹性涨套通过线性接触来减少接触面，保证压紧力能均匀分布，使接触面能被压平。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包含的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合同样意味着处于本实用新型的保护范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的实施例中，本领域技术人员能够根据获知的技术方案和本申请所要解决的技术问题，以组合的方式来使用。

以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型方案的范围内。

Claims (10)

1.一种基于锥度弹性定位的高精度磨齿夹具，其特征在于，包括：

工装芯轴，用于实现被加工工件与设备间精确定位；

布置在工件内孔中的锥度弹性涨套，与所述工装芯轴的外周面通过锥度配合；

压紧部件，安装在所述工装芯轴的顶端，一方面使工件与所述工装芯轴的凸起贴合，实现工件的端面定位，另一方面使锥度弹性涨套与工件内圈紧密配合，实现工件的径向定位；

连接部件，用于连接工装芯轴和设备主轴，保证工件与设备主轴运动同步。

2.根据权利要求1所述的一种基于锥度弹性定位的高精度磨齿夹具，其特征在于：所述锥度弹性涨套上有多个均匀分布的交错槽；在所述锥度弹性涨套中填充橡胶垫，防止砂轮磨粒进入配合面。

3. 根据权利要求1所述的一种基于锥度弹性定位的高精度磨齿夹具，其特征在于：所述锥度弹性涨套的壁厚设为5mm～7mm；所述锥度弹性涨套的外径与工件内孔配合间隙为Φ0.03 mm～0.05 mm。

4.根据权利要求1所述的一种基于锥度弹性定位的高精度磨齿夹具，其特征在于：所述锥度弹性涨套的锥度为1度-2度，与工装芯轴重合度大于90%，用于实现在不施加外力的情况下，能够让锥度弹性涨套实现对工件的夹紧，使得工件达到自锁效果。

5.根据权利要求1所述的一种基于锥度弹性定位的高精度磨齿夹具，其特征在于：所述压紧部件包括十字垫圈和压紧螺母；

所述十字垫圈套装在工装芯轴后与锥度弹性涨套贴合在一起，所述压紧螺母以螺纹的方式安装在工装芯轴上，旋转压紧螺母压紧十字垫圈进而压紧锥度弹性涨套，实现锥度弹性涨套与工件内圈紧密配合。

6.根据权利要求1所述的一种基于锥度弹性定位的高精度磨齿夹具，其特征在于：所述连接部件为拨叉，拨叉的两个拨爪与设备主轴相连，拨叉的内孔与工装芯轴紧密配合。

7.根据权利要求6所述的一种基于锥度弹性定位的高精度磨齿夹具，其特征在于：所述拨叉设有与内孔相连通的开口槽，拨叉的侧部设有与开口槽相连的螺纹孔，在螺纹孔中有螺丝，工装芯轴***内孔后，通过旋紧螺丝来紧缩内孔，从而将拨叉固定在工装芯轴上。

8.根据权利要求1所述的一种基于锥度弹性定位的高精度磨齿夹具，其特征在于：在所述工装芯轴上还安装有用于拆除工件的拆除部件。

9.根据权利要求8所述的一种基于锥度弹性定位的高精度磨齿夹具，其特征在于：所述拆除部件为拆卸螺母，所述拆卸螺母安装在所述工装芯轴的凸起处，旋转拆卸螺母将工件向外顶，对涨套施加反方向的力。

10.根据权利要求1所述的一种基于锥度弹性定位的高精度磨齿夹具，其特征在于：所述工装芯轴的两端面均设有中心孔，设备头架顶尖与工装芯轴一端的中心孔紧密贴合，设备尾架顶尖与工装芯轴另一端的中心孔紧密贴合，保证工件同轴要求。