一种高精度快换轴用磨齿夹具的制作方法

本实用新型涉及变速器中间轴领域，具体涉及一种高精度快换轴用磨齿夹具。

背景技术：

目前国外轴类磨齿夹具多为静压涨壁结构，该结构夹具制造技术难度高，基本被国外垄断，夹具成本高，单套在10万元以上。该结构夹具虽然夹紧精度高但涨紧间隙小，约为夹紧直径的1/1000，我公司轴类零件夹紧直径在35-45mm，夹具涨紧间隙只有0.035-0.045mm，这就要求零件定位基准的尺寸公差控制在0.025mm以内，否则零件会夹不紧或放不进去，而且夹具换产时必须整体拆卸更换，费时费力。

国内有部分厂家应用配合锥面的开槽涨套结构夹具，中心定位采用死顶尖，该结构夹具涨紧间隙在0.15-0.25mm，对零件定位基准的尺寸公差相对宽松，但该夹具涨紧间隙仍有限，通用性差，也不能快速换产，而且中心死顶尖无法引导零件上下料，上下料机械手重复运动精度一般较低，在长期重复装夹时位置偏移会使零件与夹具定位孔错位，不能正确装夹，机床报警自动化生产停止，严重影响加工效率。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种高精度快换轴用磨齿夹具，以克服上述现有技术存在的缺陷，本实用新型能实现快速换产，并具有中心引导活顶尖以利于机械手上下料的高精度磨齿夹具，在保证装夹精度的同时提高换产效率，打破国外技术垄断，降低夹具成本。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种高精度快换轴用磨齿夹具，包括连接在机床上的连接法兰，连接法兰的上侧设置有活塞，活塞的上侧连接有拉杆，拉杆的上侧连接有涨套，活塞和拉杆的内部空间中设有用于使工件定心的顶尖，顶尖的底部设有盲孔，盲孔中设有顶尖弹簧，顶尖弹簧的底部设有端盖，且端盖与连接法兰固定；

活塞和拉杆的外侧套设有底座，且底座与连接法兰固定，涨套的外侧套设有支撑座，且支撑座与底座固定，连接法兰上设有连接至活塞和连接法兰之间间隙的法兰油路。

进一步地，底座与活塞之间设有若干能够向下推动活塞的复位弹簧，所述复位弹簧设置在底座下部的弹簧盲孔中，且复位弹簧的自由长度大于弹簧盲孔的深度。

进一步地，底座与活塞之间设有用于防止活塞转动的圆柱销，所述圆柱销的一端固定在活塞上，另一端与设置在底座下部的销孔配合连接。

进一步地，拉杆的上侧通过花键连接有涨套。

进一步地，涨套上设有第一限位槽，支撑座上穿插设有与第一限位槽配合的第一限位螺钉。

进一步地，拉杆上设有第二限位槽，底座上穿插设有与第二限位槽配合的第二限位螺钉。

进一步地，顶尖的下端设有向外的第一环形突起，活塞的中部设有向内的第二环形突起，所述第一环形突起和第二环形突起相互配合以限制顶尖的位置。

进一步地，所述涨套包括若干膜片，且相邻膜片之间通过弹性橡胶粘结。

进一步地，活塞的上部与底座之间设有第一O型圈，拉杆与底座之间设有第二O型圈，活塞的中部与底座之间设有第三O型圈，活塞的下部与连接法兰之间设有第四O型圈，连接法兰与底座之间设有第五O型圈。

进一步地，底座与连接法兰通过若干第一内六角圆柱头螺钉连接，支撑座与底座通过若干第二内六角圆柱头螺钉连接，端盖与连接法兰通过若干第三内六角圆柱头螺钉连接，连接法兰与机床通过若干第四内六角圆柱头螺钉连接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型将中心顶尖设计为由顶尖弹簧支撑的活动型顶尖，实现零件定位外圆在进入夹具前先由顶尖定心，在机床尾顶尖下压时引导零件进入定位孔，保证零件精确定位，解决目前磨齿夹具无上下料引导顶尖，零件与夹具孔易错位问题，对零件定位基准精度要求更加宽松，更利于机械手自动上下料，前道工序的加工成本降低；另外本实用新型更具通用性和快换性，工序辅助时间大幅降低。

进一步地，通过设置复位弹簧，在执行夹具松开动作时，复位弹簧向下推动活塞，通过联动使涨套与支撑座脱离，从而松开工件。

进一步地，通过设置圆柱销，防止活塞在上下运动时产生转动。

进一步地，拉杆的上侧通过花键连接涨套，只需将涨套旋转一定角度即可实现涨套与拉杆的连接和分离，从而实现快速换产，不同直径系列零件只需更换涨套即可，成本大幅降低。

进一步地，涨套上设有第一限位槽，拉杆上设有第二限位槽，分别通过第一限位螺钉和第二限位螺钉对涨套和拉杆进行限位，不仅对其上下移动位置进行限位，同时防止其转动。

进一步地，顶尖下端有第一环形突起，当顶尖推出工件时，运动一定行程后与活塞内孔的第二环形突起贴合，使顶尖停止向上移动。

进一步地，涨套包括若干膜片，且相邻膜片之间通过弹性橡胶粘结，采用这种粘接式涨套使夹具夹紧间隙由0.04提高到1mm，可实现1mm以内定位直径零件的通用。

进一步地，通过设置O型圈增加更个工装的密闭性。

综合来说，本实用新型设计的磨齿夹具对零件定位基准精度要求更加宽松，前道工序的加工成本降低；更具通用性和快换性，工序辅助时间大幅降低；本实用新型夹具的顶尖引导机构更利于机械手自动上下料；我公司目前轴类零件共有12个直径系列，使用本实用新型设计夹具底座2套，涨套5个即可全覆盖，本实用新型夹具底座单价6000元，涨套单价1000元，进口夹具整套单价11万元，可节省夹具一次性投入：12×11-(2×0.6+5×0.1)＝130.3万元，大大节约了成本。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为图1的A-A视图；

图3为图1的B-B视图；

图4为图1的C-C局部视图；

图5为拉杆示意图，其中(a)为剖视图；(b)为左视图；(c)为立体图；

图6为涨套结构示意图，其中(a)为俯视图；(b)为(a)的A-A视图；(c)为涨套上的限位孔局部示意图；

图7为底座结构示意图，其中(a)为俯视图；(b)为(a)的B-B向剖视图；(c)为(a)的A-A向剖视图；(d)为(a)的C-C向视图。

其中，1、连接法兰；2、底座；3、第一内六角圆柱头螺钉；4、活塞；5、第一O型圈；6、拉杆；7、支撑座；8、第二内六角圆柱头螺钉；9、涨套；10、工件；11、顶尖；12、第一限位螺钉；13、第二O型圈；14、顶尖弹簧；15、复位弹簧；16、第三O型圈；17、液压堵头；18、第三内六角圆柱头螺钉；19、端盖；20、第四O型圈；21、第四内六角圆柱头螺钉；22、圆柱销；23、第二限位螺钉；24、法兰油路；25、弹性橡胶；26、环形槽；27、泄油孔；28、第一排气孔；29、第二排气孔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明：

参见图1至图6，一种高精度快换轴用磨齿夹具，包括连接在机床上的连接法兰1，连接法兰1的上侧设置有活塞4，活塞4的上侧连接有拉杆6，拉杆6的上侧通过花键连接有涨套9，所述涨套9包括若干膜片，且相邻膜片之间通过弹性橡胶25粘结，活塞4和拉杆6的内部空间中设有用于使工件10定心的顶尖11，顶尖11的下端设有向外的第一环形突起，活塞4的中部设有向内的第二环形突起，所述第一环形突起和第二环形突起相互配合以限制顶尖11的位置，顶尖11的底部设有盲孔，盲孔中设有顶尖弹簧14，顶尖弹簧14的底部设有端盖19，且端盖19与连接法兰1固定；

活塞4和拉杆6的外侧套设有底座2，且底座2与连接法兰1固定，底座2与活塞4的之间设有若干能够向下推动活塞4的复位弹簧15，所述复位弹簧15设置在底座2下部的弹簧盲孔中，且复位弹簧15的自由长度大于弹簧盲孔的深度，底座2与活塞4的之间还设有用于防止活塞4转动的圆柱销22，所述圆柱销22的一端固定在活塞4上，另一端与设置在底座2下部的销孔配合连接，涨套9的外侧套设有支撑座7，且支撑座7与底座2固定，涨套9上设有第一限位槽，支撑座7上穿插设有与第一限位槽配合的第一限位螺钉12，拉杆6上设有第二限位槽，底座2上穿插设有与第二限位槽配合的第二限位螺钉23，连接法兰1上设有连接至活塞4和连接法兰1之间间隙的法兰油路24，法兰油路24的端部设有液压堵头17。

底座2的上端面上有环形槽26，环形槽26底部均布若干泄油孔27，使从外面进入涨套内的油污和铁屑能及时排出。底座2上开有第一排气孔28，使拉杆6、底座2和活塞4之间密闭的空气及时排出。底座2上还开有第二排气孔29，使底座2和活塞4之间密闭的空气及时排出。

活塞4的上部与底座2之间设有第一O型圈5，拉杆6与底座2之间设有第二O型圈13，活塞4的中部与底座2之间设有第三O型圈16，活塞4的下部与连接法兰1之间设有第四O型圈20，连接法兰1与底座2之间设有第五O型圈；底座2与连接法兰1通过若干第一内六角圆柱头螺钉3连接，支撑座7与底座2通过若干第二内六角圆柱头螺钉8连接，端盖19与连接法兰1通过若干第三内六角圆柱头螺钉18连接，连接法兰1与机床通过若干第四内六角圆柱头螺钉21连接。

下面结合附图对本实用新型实施过程作进一步说明：

1)夹具的夹紧动作：

机床执行夹紧程序命令时，机床和夹具接口的液压油增压，油通过夹具连接法兰1上的法兰油路24进入活塞4与连接法兰1形成的密闭腔，腔内油压升高推动活塞4向上运动，从而推动与之相连接的拉杆6，活塞4与拉杆6为螺纹连接，拉杆6继而推动涨套9向上运动，涨套9锥面由于受支撑座7内锥面的限制向内收缩，从而夹紧工件10。

2)夹具的松开动作：

机床执行松开程序命令时，机床和夹具接口的液压油泄压，复位弹簧15推动活塞4向下运动，活塞4与连接法兰1密闭腔里的液压油通过法兰油路24流回机床油箱，活塞4拉动拉杆6向下运动，拉杆6拉动涨套9向下运动，涨套9锥面与支撑座7内锥面脱离，由于涨套9各个膜片之间填充有弹性橡胶25，使涨套9膨胀为自由尺寸状态，涨套9内孔直径变大，从而松开工件10。

3)中心顶尖的引导动作：

夹具在未放入零件时，顶尖11被顶尖弹簧14向上推起，顶尖11上端尖部高出支撑座7的上端面，因此工件10在放入夹具孔中时，首先中心孔与顶尖11上端尖部接触，使工件10定心，然后机床尾顶尖进入工件10另一端中心孔并向下推动工件，顶尖弹簧14被压缩，使工件10无偏心的进入涨套9内孔。当夹具松开拆卸工件10时，机床上尾座向上移动，顶尖弹簧14将顶尖11向上推出，从而工件10推出夹具，顶尖11下端有第一环形突起，运动一定行程后与活塞4内孔的第二环形突起贴合，使顶尖11停止向上移动。

4)涨套的快速更换：

对于不同直径系列的零件装夹，在更换涨套9时，先将第一限位螺钉12旋出，再松开第二内六角圆柱头螺钉8，取下支撑座7，轻轻旋转涨套9一定角度，使涨套9的内孔花键中凸出部分从拉杆6的花键槽中脱离，从而取下涨套9。将要更换的涨套9花键凸出部分对准拉杆6的花键槽并轻轻旋转一定角度，使涨套9卡到花键槽中，装上支撑座7，将第一限位螺钉12旋入并微转涨套9使第一限位螺钉12进入涨套9的第一限位槽中，将第二内六角圆柱头螺钉8上紧，实现涨套9的快速更换。