实现快速换产的滚齿夹具

钟天将

（中国重汽集团大同齿轮有限公司，山西 大同 037000）

引言

为了满足现代加工制造业中同一生产线多品种、中小批量、混批多元化生产，缩短各产品之间换产时间，提高生产效率，设计通用夹具是非常必要的。例如中国重汽集团大同齿轮有限公司（全文简称大齿）输入轴生产线品种多，按需按量生产，每天都要调整加工不同型号的输入轴。因此实现快速换产，提升中小批量产品生产的效率是当前急需解决的问题，为了解决这一难题，根据输入轴产品结构上的共同点以及调产中瓶颈工序为滚齿工序，通过统一零件加工基准、加工方式，对齿部滚齿加工设计了一种通用的滚齿夹具，该夹具结构简单，换产时只需拆卸夹紧内孔的两处夹紧机构即可，有效缩短了调整时间，提高了整条生产线的生产效率。

1 任务要求

如在同一条生产线同一台滚齿机上加工图1中内孔分别为Φ64.7＋0.10、67.7＋0.10、55.7＋0.10三种输入轴大端齿部，以前依据不同的内孔尺寸，需配套三种不同的工装夹具进行调整，换产时间至少需2h，现在设计一种新夹具，实现换产时间不超过半小时。

2 夹具体的设计

图1 需要加工的产品外形图

依据输入轴结构及生产制造要求，设计思路以更换夹具中较少的定位夹紧部件，并以该部件方便拆卸为中心原则，实现快速换产。依据该思路，将支撑座与输入轴内孔倒角接触的头部设计成一大倒角，以满足输入轴内孔不同尺寸倒角，通过滚齿机上顶尖与支撑座上的大倒角形成双顶尖。如下页图2所示，该滚齿工装将输入轴小端中心孔与内孔孔口倒角作为定位基准，将输入轴内孔作为夹紧基准，仅通过更换不同输入轴对应的夹紧弹簧套就可实现快速换产的目的，具体设计思路及夹具结构图如下页图2。

2.1 夹具设计原理

将输入轴（工件）如下页图2所示安装，机床启动时液压系统通过接杆向下拉拉杆，从而使弹簧套涨开夹紧工件；弹簧套与支撑座由销子连接，拉杆和接杆由螺纹连接，所以换产时只需将拉杆拧下，更换弹簧套即可，方便快捷，省时省力，通过更换不同直径尺寸的弹簧套可加工不同内孔尺寸的输入轴，节约了工装夹具的投入成本，缩短了换产时间，提高了生产效率。

2.2 夹具体底座的设计

图2 夹具体的结构

1）根据机床连接尺寸设计夹具体底座连接尺寸，底座上、下两表面平行度以及底座内表面垂直度，根据所加工工件齿部精度严格要求［1］。

2）底座的高度要使得所加工全部输入轴齿部在加工机床要求的滚刀行程范围之内。

2.3 支撑座的设计

1）根据底座连接尺寸设计支撑座底部与其的连接尺寸。

2）根据生产线所加工各输入轴内孔工艺定位倒角最大及最小内径尺寸，设计适合所有产品的支撑套。

2.4 弹簧套的设计

1）弹簧套是夹具体的核心部件，弹簧套材料要求弹性变形好，比如65Mn［2］，并且弹簧套槽内部要填充有弹性量的树脂材料，防止异物进入弹簧套槽内导致定位不良。

2）弹簧套与支撑套采用间隙配合，配合量依据输入轴内孔尺寸确定，确保在弹簧套由拉杆向下拉的时候不至于将工件拉歪，延长弹簧套寿命。

3 工件毛坯要求

首先工件小端中心孔及大端内孔的工艺倒角要求无毛刺、磕碰，表面粗糙度要求达到Ra1.6；其次工件大端内孔表面粗糙度要求也要达到Ra1.6。涉及到定位精度及夹紧力因素，弹簧套设计的涨量不大，因此要求输入轴内孔尺寸公差要严格控制，否则会导致弹簧套无法夹紧工件。

4 结语

经现场生产线加工使用证明，该夹具能保证工件齿部各项精度要求、加工过程稳定性好，操作方便快捷，如有类似结构新产品只需重新设计制造新弹簧套即可实现加工。通过该工装夹具的使用，该生产线实现了快速换产，缩短了生产时间，提高生产效率，节约了成本，为结构类似产品在后续的工装夹具设计提出了有益的解决方案。

［1］ 陶济贤，谢明才.机床夹具设计［M］.北京：机械工业出版社，1996.

［2］ 朱耀祥，浦林祥.现代夹具设计手册［M］.北京：机械工业出版社，2009.