用T形块工装改进插齿胎具的设计

陈 敏

(资阳中车传动有限公司 四川 资阳 641301)



用T形块工装改进插齿胎具的设计

陈 敏

(资阳中车传动有限公司 四川 资阳 641301)

本文介绍了插齿加工的基本原理，对原插齿胎具存在的加工局限性进行了分析，提出了用T形块工装改进插齿胎具的设计，增大了插齿加工范围，提高了插齿机工作效率和胎具的使用可靠性。

T形块工装；Y51160插齿机；RPG齿圈；胎具

资阳中车传动有限公司主打产品RPG建材减速机内齿圈的加工主要采用插齿成形，而使用普通插齿机床进行插齿的效率较低，为提高插齿机工作效率，一方面从插齿工作原理和插齿夹具进行研究，另一方面改进胎具设计，增大加工范围，这样在提高工作效率的同时也达到节约制造成本的目的。采用T形块工装改进插齿胎具，在提高胎具使用可靠性的同时也增大了机床的加工范围，且可针对不同产品灵活调节，降低了胎具的制造成本，提高了插齿机的工作效率。

1 插齿的工作原理

插齿是按展成法原理来加工轮齿齿形的。插齿加工实质上相当于1对圆柱齿轮啮合，把其中1个轮齿制成具有切削能力的插齿刀具，当插齿刀与被加工齿轮(工件)按一定的转速比作啮合运动的同时，刀具沿齿长方向作往复运动形成切削加工。切削是强制啮合的连续运动，插齿刀与工件的模数、压力角须相等[1]。插齿时，插齿刀除做上、下往复的切削运动外，插齿刀与工件还应绕各自的轴心旋转，并严格保持1对渐开线齿轮的啮合关系，即插齿刀的转数n0与工件转数n之比等于它们的齿数比，其关系如下：

i=n0/n=z/z0

式中：i为传动比；n0为插齿刀转速；n为工件的转速；z为工件的齿数；z0为插齿刀的齿数[2]。

插齿机的工作原理可视为1对轴线相互平行的齿轮(一个为插齿刀，另一个为工件)作无间隙的啮合，插齿刀在工件上切出的齿形，就是插齿刀齿形相对于工件展成运动轨迹的包络线。

2 插齿夹具的选择和安装技术要求

安装夹具时，应检查夹具有无磕碰伤或划伤等缺陷，并清除毛刺，擦去污物；机床工作台面也应擦拭干净，不得有切屑和污物，以保证夹具工作台定位的精准性[3]。

校正夹具时，应将分齿交换齿轮脱开，开动辅助电动机使工作台转动，其调整精度视工件的加工精度要求而定(见表1)[4]。当夹具调整完毕后，拧紧夹具各紧固件，然后再用千分表找正复查一次。

3 Y51160插齿机胎具的局限性

在原齿圈加工工艺中，插齿工序加工前需在齿圈上先加工螺纹孔，用以固定齿圈。但由于各类齿圈尺寸有差异，齿圈螺纹孔在径向直径上存在较大差异，在原胎具上加工，需要在胎具上钻与齿圈螺纹孔径向和周向相匹配的的螺纹孔(见图1)。

这样就会产生2个问题，一是当加工不同类型的齿圈时需要重新在胎具上钻螺孔，浪费大量时间，降低了齿圈的生产效率；二是现车间最大齿圈是RPG35-2403，直径为1 720 mm,而车间现有的胎具最大加工直径为1 600 mm，不能满足该齿圈的加工要求。

4 问题的解决

原胎具在一定程度上只能满足RPG33以下齿圈的加工，不适用于直径大于1 600 mm的齿圈，为提高装夹效率并解决其局限性，在此基础上做了改进，从而更加充分地发挥胎具的使用性能，改进的胎具如图2所示。

表1 夹具的选择及安装

图1 原胎具

改进设计后的胎具不再使用传统的螺纹孔，而是改用T形槽。T形槽的优势在于不受工件大小的限制，可以在机床加工范围内自由调节尺寸。相比于螺纹孔，大大节省了人力，减少了装夹时间。加工直径大于1 600 mm的齿圈，可以在胎具上增加6个630 mm长的T形块工装(见图3) ，用螺栓分别紧固在胎具的6等分位置上，使之成为可张式插齿夹具，扩大了插齿加工范围，解决了原胎具装夹加工的局限性。

图3 T形块工装

5 固定方式

胎具通过6个螺栓对工件进行固定，对于不在冲程加工范围内的工件，可以通过垫块调节，利用工作台上的T形槽、T形块，螺杆连接压板的形式来进行，即在胎具6等分位置上加T形块工装，使之紧固连为一体，增大插齿范围，从而满足加工条件。胎具改进之后，将原有的以螺纹孔固定方式改为在T形槽上方，用螺杆连接T形块，螺母压紧U形铁、等高垫块和工件的固定方式。以T形块方式固定工件，灵活性加强，不再只限于固定的尺寸，工件加工范围也可以在允许的范围内随意调节。T形块装夹示意图如图4所示。

夹具安装时，利用工作台面上的同心环形槽初步定位后，再开动圆周进给按钮，工作台快速旋转找正夹具。

图4 胎具改进设计后的装夹示意图

6 结论

用T形块工装改进插齿胎具设计后主要有以下几方面作用：(1)增大了加工范围。1个胎具可以满足9个RPG系列共计18种齿圈的内齿加工，若齿圈直径不大于1 600 mm，可直接装夹，大于1 600 mm的，调节T形块工装即可完成加工，期间不用更换胎具；(2)节省了成本。不用为每种产品单独设计胎具，这种改进设计的可张式胎具互换性强，可节约成本约2万元；(3)最大限度地节省了劳动力，提高了生产效率。

[1] 冯宗青，辛 宁.齿轮手册[M].北京：机械工业出版社,1992.

[2] 张宝珠.制齿工的速成与提高[M].北京：机械工业出版社,2009.

[3] 机械设计手册联合编写组.机械设计手册中册[M].北京：化学工业出版社,1982.

[4] 齿轮制造手册联合编写组.齿轮制造手册[M].北京：机械工业出版社,1997.□

(编辑：缪 媚)

2095-5251(2016)06-0039-02

2016-05-24

陈 敏(1984-)，男，本科学历，工程师，从事机械工艺设计。

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