一种高精度同步器齿圈热后加工车槽夹具的制作方法

本发明创造属于同步器齿套加工设备领域，尤其是涉及一种高精度同步器齿圈热后加工车槽夹具。

背景技术：

同步器作为变速箱中的换挡应用的一个重要零部件，为适应节能降耗目前设计朝着轻量化方向发展；为达到舒适换挡，同步器设计已经达到了高精度的层面。轻量化高精度的同步器的制作，不仅要有好的工艺、人员、设备，同时更需要有能满足加工要求的工艺装备。

图1所示为需加工的一种同步器齿套工件，该工件结构为薄壁件，热处理易变形，内孔会产生圆度误差，一般热处理我们控制在0.04mm以内，里孔也会有一定程度的缩孔，图中粗实线标识的环槽a为加工部位。在工装夹具设计方面，常规结构夹具为内涨式，因其涨紧力大，容易使工件内孔产生变形，对于本来就有0.04mm圆度误差的内孔，在夹紧的状态下，即刻反映到加工后的外环槽处，这叫误差复映，不易得到合格的加工产品。多年实践经验来分析，对于上图所示结构工件，应寻求一种内孔微涨(不使工件再次变形，或最小变形)，端面压紧的定位夹紧方案。

技术实现要素：

同步器齿套为薄壁件，定位面夹紧面非常小，工件热处理方式为渗碳淬火，内花键圆度不易控制，热后作为加工基准容易夹紧变形，误差复映，难于满足径跳、摆差要求。为此设计了内孔微涨，端面旋压的车槽夹具。

本发明创造的技术方案是这样实现的：

一种高精度同步器齿圈热后加工车槽夹具，主要由过渡连接盘、夹具体、定位盘、涨套、连接柱、三根旋转拉杆、压块、压盘、弹簧、推盘、导向螺钉组成；

过渡连接盘、夹具体和定位盘依次固接；

过渡连接盘包括圆盘状本体，在本体轴心处开设有供拉钉通过的通过孔；

夹具体包括同轴心的圆盘状夹具本体和夹具凸台，夹具本体开有容纳腔，夹具凸台中心开有凸台通孔，在凸台通孔周围圆周均布开有三个旋转拉杆通过孔，每个旋转拉杆通过孔各穿设一根旋转拉杆；位于夹具凸台周围的夹具本体上还圆周均布开有三个与容纳腔贯通的供连接柱穿设其中并能在其中移动的连接柱通过孔；连接柱两端分别抵顶固接压盘和涨套；

夹具凸台的顶部外侧形成锥面段，该锥面段由顶端向后直径逐渐扩大；

推盘位于夹具体的容纳腔内，推盘上圆周均设有三个旋转拉杆安装孔，旋转拉杆的一端装入旋转拉杆安装孔并能轴向相对推盘固定不动，且能绕自身轴心转动；旋转拉杆的另一端固接压块；

压盘也位于夹具体的容纳腔内，且压盘置于推盘和容纳腔的腔底之间；压盘中心开设有推盘导向孔，能供推盘在其中移动并起导向作用；

涨套套于夹具凸台外围，涨套包括环形基体及多片圆周均布的涨片，每个涨片的顶部内侧形成与夹具凸台的锥面段相匹配的涨片锥面段，涨片锥面段的内表面与涨套轴心的距离由涨片顶端向内逐渐扩大；

定位盘设有构成台阶孔的容纳腔和通过孔，容纳腔用于容纳涨套的环形基体并提供横向位移空间及限位，通过孔则供涨套的涨片通过；

每根旋转拉杆包括位于中部的中间段，中间段外壁开设有导向槽，导向槽由位于两端的端槽和位于中间的中间螺旋槽三段组成，两个端槽长度方向均与旋转拉杆的轴心相平行，且两个端槽长度方向与旋转拉杆的轴心之间的垂直连线呈九十度；

夹具凸台上对应每个旋转拉杆通过孔还一安装导向螺钉；导向螺钉包括导向段，导向段伸入旋转拉杆通过孔内并嵌入旋转拉杆的中间段的导向槽内。

优选的，连接柱的长度大于连接柱通过孔的长度；

优选的，容纳腔的腔底还圆周均布开有三个弹簧容纳槽；压盘对应容纳腔腔底的盘面还圆周均设有三个弹簧容纳槽，与容纳腔腔底的弹簧容纳槽一一对应，每对弹簧容纳槽各装配一弹簧；

优选的，弹簧采用扁截面矩形弹簧。

优选的，连接柱两端分别抵顶固接压盘和涨套的环形基体；

优选的，每个旋转拉杆通过孔对应一个连接柱通过孔，两者轴心与凸台通孔轴心相平行且位于同一径向方向上；

优选的，导向段的轴心与旋转拉杆通过孔的轴心垂直相交。

优选的，推盘中心开设有用于穿设拉钉的拉钉安装孔，并采用螺母将拉钉一端与推盘固接，拉钉的另一端连接机床相应动力传输部件，所述动力传输部件驱动拉钉作横向的往复运动；

优选的，推盘还设有环形限位圆台，且压盘的推盘导向孔孔径小于推盘的环形限位圆台的直径，能对推盘推进的行程限位；

优选的，涨套的环形基体的外周还设有用于安装o型圈的容纳槽，以使得涨套的环形基体与定位盘的容纳腔内壁间接触密封；

优选的，压块还设有压凸部；

优选的，还包括气体通道，气体通道包括分别在过渡连接盘上开设的第一气体通道，夹具本体上开设的第二气体通道，定位盘开设的第三气体通道相接组成，且定位盘的第三气体通道的入口位于定位盘顶端面临近通过孔处，工件被夹紧时，正对工件的侧面，若工件夹紧位置正确，能被工件侧面将入口封堵。

相对于现有技术，本发明创造具有以下优势：

本夹具具备微涨、自动定心涨紧和端面夹紧功能，并还可具备检测工件夹紧位置是否正确的检测功能。大大提高了加工效率和加工质量，夹具操作方便快捷；不仅便于此类薄壁件车槽加工，尤其是热后工件加工，对保证质量具有突出优势。且不仅对于薄壁件如此，对于非薄壁工件也能适用。

附图说明

构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：

图1为同步器齿套工件的结构示意图；

图2为本车夹具的主视示意图；

图3为图2中所示的k-k向剖视示意图；

图4、图5和图6分别为过渡连接盘3的主视图、轴剖图和k-k向剖视图；

图7、图8和图9分别为夹具体5的主视图(含k所指的局部放大)、p向视图和剖视图；

图10为导向螺钉14的结构示意图；

图11和图12分别为推盘22的主视图和剖视图；

图13和图14分别为压盘19的主视图和剖视图；

图15和图16分别为涨套10的主视图和剖视图；

图17和图18分别为定位盘9的主视图和剖视图；

图19、图20和图21分别是旋转拉杆13的主视图、k-k向剖视图和其上的导向槽展开示意图；

图22是连接柱12的剖视图；

图23是压块18的剖视图；

附图标记说明：

1、拉钉；2、螺母；3、过渡连接盘；4、o型圈；5、夹具体；6、内六角螺钉；7、o型圈；8、内六角螺钉；9、定位盘；10、涨套；11、内六角圆柱头螺钉；12、连接柱；13、旋转拉杆；14、导向螺钉；15、螺母；16、开口销；17、六角薄螺母；18、压块；19、压盘；20、内六角螺钉；21、弹簧；22、推盘；23、o型圈；24、导向螺钉；

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。

如图2和图3所示，该夹具主要由过渡连接盘3、夹具体5、定位盘9、涨套10、连接柱12、三根旋转拉杆13、压块18、压盘19、弹簧21、推盘22、导向螺钉24组成。

如图4、图5和图6所示，过渡连接盘3用于实现机床和夹具体5的过渡连接，过渡连接盘3包括圆盘状本体31，在本体31轴心处开设有供拉钉1通过的通过孔32；本体31上还开设有圆周均布的三个连接盘沉孔33和三个夹具体连接螺纹孔34；连接盘沉孔33用于采用螺栓将过渡连接盘与机床相应部件螺栓固定连接，夹具体连接螺纹孔34则用于将过渡连接盘3与夹具体5采用螺栓固定连接。

如图7、图8和图9所示，夹具体5包括同轴心的圆盘状夹具本体51和夹具凸台52，夹具本体51开有容纳腔510，夹具凸台52中心开有凸台通孔521，在凸台通孔521周围圆周均布开有三个旋转拉杆通过孔522，位于夹具凸台52周围的夹具本体51上还圆周均布开有三个与容纳腔510贯通的连接柱通过孔511；优选的，每个旋转拉杆通过孔522对应一个连接柱通过孔511，两者轴心与凸台通孔521轴心相平行且位于同一径向方向上；容纳腔510的腔底还圆周均布开有三个弹簧容纳槽512；螺纹孔513则用于将夹具体与定位盘9采用螺栓固定连接；

夹具凸台52的顶部外侧形成锥面段523，该锥面段523由顶端向后直径逐渐扩大；

夹具凸台52上对应每个旋转拉杆通过孔522还各开有一导向螺钉安装孔53，导向螺钉安装孔53用于安装导向螺钉14；如图10所示，导向螺钉14包括螺纹段141和导向段142，其中导向段142伸入旋转拉杆通过孔522内；较佳的，导向段142的轴心与旋转拉杆通过孔522的轴心垂直相交。

如图3所示，推盘22位于夹具体5的容纳腔510内，如图11和图12所示，推盘22中心开设有用于穿设拉钉1的拉钉安装孔221，并采用螺母2将拉钉一端与推盘22固接，拉钉1的另一端连接机床相应动力传输部件，所述动力传输部件驱动拉钉作横向的往复运动；推盘22还圆周均设有三个旋转拉杆安装孔222；推盘22还设有环形限位圆台223；

如图3所示，压盘19也位于夹具体5的容纳腔510内，且压盘19置于推盘22和容纳腔510的腔底之间；如图13和图14所示，压盘19中心开设有推盘导向孔191，能供推盘22在其中移动并起导向作用，且因孔径小于推盘22的环形限位圆台223的直径，形成对推盘22推进的行程限位；压盘19对应容纳腔510腔底的盘面还圆周均设有三个弹簧容纳槽193，与容纳腔510腔底的弹簧容纳槽512一一对应，每对各装配一弹簧21，优选的，弹簧采用扁截面矩形弹簧(螺旋弹簧)，这里起到微涨作用的是扁截面矩形弹簧，通过计算选取合适大小规格的弹簧，这里选择l16×25jb/t3个圆周均匀分布，轴向预留2mm压缩变形量，既能满足微涨，这样能保证工件定心精度损失最小，从而达到薄壁件精确定心效果。

压盘19还圆周均设有三个沉孔192，每个用于穿设螺栓与一连接柱12的一端固接，如图3所示；

如图3所示，涨套10套于夹具凸台52外围；如图15和图16所示，涨套10包括环形基体101及多片圆周均布的涨片102，每个涨片102的顶部内侧形成与夹具凸台52的锥面段523相匹配的涨片锥面段1021，涨片锥面段1021的内表面与涨套10轴心的距离由涨片顶端向内逐渐扩大，使得当涨套向夹具本体51抵紧运动时，由于涨片锥面段1021与夹具凸台52的锥面段523的相抵，使得涨片102向外扩张，而当涨套远离夹具本体51方向移动时，涨片102逐渐向内收拢回位，直至涨片锥面段1021与夹具凸台52的锥面段523脱离接触。

另外，涨套10的环形基体101还圆周均设有三个安装沉孔1011，每个用于穿设螺栓与一连接柱12的另一端螺纹固接，如图3所示；如图22所示，连接柱12轴心处开有内螺纹孔120，用于两端的螺纹连接，且连接柱12的长度大于夹具体5的连接柱通过孔511的长度，而连接柱两端分别抵顶固接压盘19和涨套10的环形基体101，即能使连接柱12在夹具体5的连接柱通过孔511中沿其轴心线存有横向移动的行程空间且行程也相应受到限位。

涨套10的环形基体101的外周还设有用于安装o型圈的容纳槽1012，以使得涨套10的环形基体101与定位盘9的容纳腔91内壁间接触密封；

如图3、图17和图18所示，定位盘9通过螺栓穿过其开设的沉孔93和夹具体5的螺纹孔513螺纹连接将定位盘9与夹具体5固定连接；定位盘设有构成台阶孔的容纳腔91和通过孔92，容纳腔91用于容纳涨套10的环形基体101并提供横向位移空间及限位，通过孔92则供涨套10的涨片102通过；

如图19、图20和图21所示，旋转拉杆13包括位于中部的中间段133和位于两侧的轴段134、压块安装段132，以及两端部的螺纹段(135、131)，轴段134穿设于推盘22的旋转拉杆安装孔222中，轴段134直径小于中间段133，两者交接处构成限位台阶与旋转拉杆安装孔222构成一端的限位，另一端则由螺纹段135旋紧螺母形成限位，使得旋转拉杆13轴向相对推盘22固定不动，但能绕自身轴心转动；压块安装段132呈锥面段，与如图23所示的18压块的安装锥孔181对应，形成一端限位，另一端则由螺纹段131旋紧螺母后形成限位，压块18还设有压凸部182；

旋转拉杆13的中间段133外壁开设有导向槽，导向槽由位于两端的端槽(1331、1332)和位于中间的中间螺旋槽1332三段组成，两个端槽(1331、1332)长度方向均与旋转拉杆13的轴心相平行，且两个端槽(1331、1332)长度方向与旋转拉杆13的轴心之间的垂直连线呈九十度。

导向螺钉14的导向段142嵌入旋转拉杆13的中间段133的导向槽内。

工件压紧方面：由三根旋转拉杆13右端部装有三个压块18，左端部连接推盘22，经由机床液压动力源(夹紧油缸)，拉动推盘22，带动其上连接的三根旋转拉杆轴向移动，从而带动三个压块18压紧工件端面，有效地克服车削力造成工件的变形。需要说明的是三个拉杆圆柱面上设计有导向槽，该导向槽为类似螺旋状上升结构(中间螺旋槽1332)，导向槽两端处的端槽(1331、1332)，轴向各有3mm直行程，中间是在90度转角上的导向槽轴向长度9.8mm，该部结构致使拉杆上连接的压块具有压紧撤离工件以及90度旋转的功能。

其工作原理为：推盘右移消除间隙，之后继续右移会推动压盘19，压缩弹簧21，推动连接柱12，带动涨套10右移，涨片内缩将工件松开，同时在推盘右移12mm的过程中，三根旋转拉杆右移并在导向螺钉14和导向槽的配合作用下顺时针90度旋转，将压块撤离工件，回复到装工件的原始状态；此时将工件装夹到涨套上，推盘左移时在弹簧回复力的作用下，涨套10的涨片微涨夹紧工件，同时压块逆时针方向旋转并左移压紧工件。经过以上过程夹具实现工件定心，并端面压紧。

更进一步，为避免工件垫屑产生废品，还添加了气密检测系统：包括气体通道，气体通道包括分别在过渡连接盘3上开设的第一气体通道35，夹具本体51上开设的第二气体通道514，定位盘9开设的第三气体通道94相接组成，且定位盘9的第三气体通道94的入口位于定位盘顶端面临近通过孔92处，工件被夹紧时，正对工件的侧面，若工件夹紧位置正确，能被工件侧面将入口封堵。

入口被封堵，则气密检测系统检测结果为工件定位面满足要求，此时，机床再进行加工。否则通过气检系统发出信号，通知机床停止启动。此夹具再配合自动化配套结构，包括机械手自动上卸料，可实现自动化加工。在有气检措施保证的情况下，既保证了产品质量，又大大提高了效率。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。