小夹持轴颈轴类零件加工的尾座辅助夹紧装置及夹具的制作方法

1.本实用新型属于轴类零件加工夹具设计技术领域，适用于小夹持轴径的轴类加工，具体涉及一种用于小夹持轴颈轴类零件加工的尾座辅助夹紧装置及夹具。


背景技术：

2.在机械加工领域中，轴类加工是最为常见的加工工艺之一，现有的轴类加工是通过在轴类零件两端设置顶尖对轴类零件进行定位，并通过一端设置夹具实现对轴类零件轴径位置进行夹持，外部驱动装置驱动夹具带动轴类零件高速旋转，并与侧面调节到位的刀具过砂轮等相配合实现去料加工。
3.在现有的轴类零件加工过程中，在遇到夹持轴颈较小的轴类零件时，由于该类零件的夹持轴颈较小，夹具对轴颈的夹持尺寸有限，如果此时零件加工所受到的径向力偏大时，在加工过程中极易出现夹持不牢而窜动的情况；例如：
4.在变速箱产品的试制过程中，某些轴齿类零件的需求数量较少，如果采用常规的制造工序对毛坯进行滚齿加工，需要订购专用的齿轮加工刀具，成本较高并且制造周期较长。因此，较少零件试制过程中常采用磨齿机粗开齿轮的方式代替滚齿加工。
5.如图1所示，采用磨齿机粗开齿轮的零件1通过由夹具本体2、主轴顶尖3、尾座顶尖4组成的磨齿粗开夹具进行定位夹持。夹具本体2安装在磨齿机主轴上，主轴顶尖3安装在主轴内部，尾座顶尖4安装在磨齿机尾座上。工作时，主轴顶尖3伸出将零件1置于主轴顶尖3和尾座顶尖4之间，启动夹紧程序后，尾座带动尾座顶尖4将零件的夹持轴颈a推入夹具本体2内，夹具本体2将零件1的夹持轴颈夹紧后进行加工。
6.如图1所示，由于零件的夹持轴颈较短，被推入夹具本体2实现有效夹持的部分较小，而外伸的部分较大，使得夹具本体2施加在零件1上的夹紧力不够，而这个夹具装置仅通过夹具本体2一端实现夹紧，故导致整个零件1的夹紧力无法满足加工需要，零件1在加工过程中容易发生窜动，导致零件1的加工精度无法保证，且加工过程中产生的窜动在磨齿加工过程中容易损伤砂轮造成危险。
7.综上所述，现有的小夹持轴颈轴类加工中主要存在以下问题：
8.1、零件的有效夹持轴颈较短，传统的一端夹紧因夹紧力不够导致零件窜动而影响加工精度及加工安全；
9.2、零件的定位基准为轴颈时，加工机床的尾座端仅为顶尖，影响定位精度。


技术实现要素：

10.针对上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型公开了用于小夹持轴颈轴类零件加工的尾座辅助夹紧装置及夹具，能够实现在对小夹持轴颈轴类零件提供可靠夹持的同时，还能充分满足定位需求。
11.结合说明书附图，本实用新型的技术方案如下：
12.小夹持轴颈轴类零件加工的尾座辅助夹紧装置，所述尾座辅助夹紧装置包括：第
一主体5、第二主体6、第三主体7、芯轴8、平顶尖9和变形套10；
13.所述芯轴8同轴安装在第一主体5内，所述变形套10外侧面与第一主体5 内侧面为口径尺寸外大内小的锥面配合，变形套10小径端套装在芯轴8上，平顶尖9固定在芯轴8的端面上，通过平顶尖9将变形套10的小径端限位安装在芯轴8上；
14.所述第二主体6的法兰端与第一主体5固定连接，第二主体6的旋转轴颈自由旋转地安装在第三主体7的安装槽内，第三主体7的连接轴与设备尾座相连。
15.进一步地，所述变形套10是由若干个结构相同的弹性变形单元沿圆周方向分布连接组成的锥形胀紧套；
16.所述变形套10大径端的各个弹性变形单元均沿圆周方向向内设有卡爪。
17.更进一步地，所述卡爪为与零件1待装夹的外圆周表面相匹配的弧形卡爪。
18.进一步地，所述平顶尖9通过顶尖螺栓11与芯轴8的端面固定连接。
19.进一步地，所述芯轴8穿过并伸出第一主体5的轴径上固定连接有限位环 12。
20.更进一步地，所述限位环12通过螺纹连接在芯轴8上。
21.进一步地，所述第一主体5与第二主体6之间通过沿圆周外侧布置的螺纹连接组件固定连接。
22.进一步地，所述第三主体7的连接轴与设备尾座锥度配合连接。
23.小夹持轴颈轴类零件加工的夹具，所述夹具包括：主轴顶尖2、夹具本体3 以及尾座辅助夹紧装置；
24.所述夹具本体3安装在设备主轴上，所述主轴顶尖2安装在设备主轴内部，夹具本体3中心开有供主轴顶尖2水平穿行的通孔；
25.所述尾座辅助夹紧装置为所述的小夹持轴颈轴类零件加工的尾座辅助夹紧装置。
26.与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
27.1、本实用新型所述尾座辅助夹紧装置及夹具，将传统设备尾座采用单一顶尖定位顶紧的形式，改为顶尖定位顶紧与涨套夹紧相结合的形式，并与机床主轴一端的主轴顶尖和夹具本体形成两端顶尖定位及两端夹紧的定位装夹方式，能够实现提供可靠的夹紧力，避免加工过程中产生窜动，确保加工精度；
28.2、本实用新型所述尾座辅助夹紧装置及夹具，在设备尾座端采用顶尖定位与涨套夹紧定位的双重定位方式，并充分满足零件不同的定位需求；
29.3、本实用新型所述尾座辅助夹紧装置及夹具，在无需改装设备尾座的前提下，可以直接与设备尾座配合安装使用，适用性强，易于推广应用。
附图说明
30.图1为现有技术中，小夹持轴颈轴类零件的定位夹具结构示意图；
31.图2为本实用新型实施例一所述小夹持轴颈轴类零件加工的尾座辅助夹紧装置的结构示意图；
32.图3为本实用新型实施例一所述小夹持轴颈轴类零件加工的尾座辅助夹紧装置的工作状态示意图；
33.图4为本实用新型实施例二所述夹具与零件的配合安装剖视意图；
34.图5为本实用新型实施例二所述夹具与零件的配合安装分解示意图；
35.图6为本实用新型实施例二所述夹具与零件的配合安装组合示意图。
36.图中：
37.1-零件，
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2-主轴顶尖，
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3-夹具本体，
38.4-尾座顶尖，
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5-第一主体，
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6-第二主体，
39.7-第三主体，
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8-芯轴，
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9-平顶尖，
40.10-变形套，
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11-顶尖螺栓，
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12-限位环，
41.13-轴承，
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14-螺栓孔。
具体实施方式
42.为清楚、完整地描述本实用新型所述技术方案及其具体工作过程，结合说明书附图，本实用新型的具体实施方式如下：
43.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
44.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
45.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
46.实施例一：
47.本实施例一公开了一种小夹持轴颈轴类零件加工的尾座辅助夹紧装置，如图2所示，所述尾座辅助夹紧装置包括：第一主体5、第二主体6、第三主体7、芯轴8、平顶尖9、变形套10、顶尖螺栓11、限位环12以及轴承13；其中：
48.如图2所示，所述第一主体5的外轮廓为圆柱形，第一主体5的一端同轴开有变形套安装槽，所述变形套安装槽的槽底面为平面，变形套安装槽的侧壁为槽口直径大于槽底直径的的圆锥面，在所述变形套安装槽的槽底沿轴向向内继续向另一端延伸开设有同轴的圆柱形芯轴通孔，且在第一主体5的另一端端面上沿圆周方向均匀地开设有若干螺纹孔14。
49.如图2所示，所述芯轴8匹配安装在第一主体5的芯轴通孔内，芯轴8的外径与第一主体5的芯轴通孔均为高精度配合面，以保证芯轴8与第一主体5 同轴，芯轴8的尾端穿过第一主体5并伸出第一主体5另一端面的轴径上，螺纹固定连接有所述限位环12，第一主体5的
端面与所述限位环12接触连接，实现芯轴8与第一主体5在轴向上的单向限位；所述芯轴8的首端为直径小于尾端的小尺寸轴颈，并与尾端之间形成过渡轴肩；在芯轴8的小尺寸轴颈的端面开有螺纹盲孔。
50.如图2所示，所述变形套10的主体为锥形胀紧套结构，有若干个结构相同的弹性变形单元沿圆周方向分布连接组成，变形套10的的外圆周侧面为与第一主体5的变形套安装槽内侧壁相匹配的圆周面，变形套10与第一主体5锥面配合，变形套10的小径端套装在芯轴8首端的小尺寸轴颈上，并通过芯轴8的过渡轴肩实现轴向上的单向限位；变形套10的大径端，各个弹性变形单元均沿圆周方向向内设有与零件1待装夹的外圆周表面相匹配的弧形卡爪；
51.由于上述变形套10与第一主体5为锥面配合，当在轴向外力的作用下，变形套10的大径端沿着轴向向第一主体5的小径端移动时，在锥面的配合作用下，变形套10的大径端将受到第一主体5沿径向施加的压力，使得变形套10的各个弹性变形体向内收缩，进而通过各个弹性变形体端部的弧形卡爪实现对其中间工件沿径向的夹持，即将轴向力转化为径向夹紧力。
52.如图2所示，所述平顶尖9的顶面与底面均为平面结构，且顶面直径小于底面直径，平顶尖9与顶面相接的侧面为直径由小变大的圆锥侧面，平顶尖9 的圆锥侧面与平顶尖9的底面之间为过渡的圆柱侧面，且在所述平顶尖9的圆心开有阶梯孔；
53.所述平顶尖9置于变形套10内侧，平顶尖9从内侧顶压在变形套10的小径端的端面上，所述顶尖螺栓11穿过平顶尖9的阶梯孔与芯轴8的螺纹盲孔螺纹紧固连接，实现将平顶尖9固定在芯轴8上，进而实现将变形套10限位安装在芯轴8的小尺寸轴颈上；所述顶尖螺栓11的顶部不高于平顶尖9的顶部。
54.如图2所示，所述第二主体6的首部为法兰端，第二主体6的尾部为与法兰端同轴的旋转轴颈，第二主体6的法兰端的端面上与第一主体5的端面上设置的螺纹孔14一一对应地设有一圈阶梯孔，所述芯轴8的尾端与其上安装的限位环12均位于第二主体6的法兰端内侧。
55.如图2所示，所述第三主体7的尾端为用于与设备尾座(如：磨齿机尾座) 相连的连接轴，该连接轴的外圆周侧面为圆锥面，所述第三主体7与设备尾座锥度配合连接；第三主体7的首端开有圆柱形的安装槽，第二主体6的旋转轴颈通过轴承13安装在第三主体7的安装槽内，实现第二主体6相对于第三主体 7沿轴向自由旋转。
56.本实施例一所述的小夹持轴颈轴类零件加工的尾座辅助夹紧装置的工作过程简述如下：
57.如图3所示，所述零件1的尾部为开槽结构或开有顶尖孔，所述平顶尖9 与零件1的尾部匹配定位后，变形套1的大径端卡爪卡接在零件1的尾部圆周外侧，零件1在轴线向外力的作用下，向平顶尖9一侧顶压，平顶尖9将轴向压力作用在变形套1小径端的端面上，在平顶尖9的轴向推力下，变形套1相对于第一主体5向内水平移动，在变形套1与第一主体5的锥面配合下，变形套1的大径端受到第一主体5在径向上的挤压，使得变形套1的大径端口径变小，从而实现对零件1尾部的圆周外侧夹紧；反之，当施加在平顶尖9上的轴向压力减小或消失后，在变形套1的弹性形变恢复力作用下，变形套1沿轴向相对于第一主体5向外水平移动，从而使作用在零件1尾部圆周外侧的夹紧力变小或消失，实现零件1的松脱拆卸。
58.实施例二：
59.本实施例二公开了一种小夹持轴颈轴类零件加工的夹具，如图4、图5和图6所示，所述夹具包括：主轴顶尖2、夹具本体3以及尾座辅助夹紧装置。
60.所述夹具本体3安装在设备主轴(如：磨齿机主轴)上，所述主轴顶尖2 安装在设备主轴内部，夹具本体3中心开有供主轴顶尖2水平穿行的通孔。
61.所述尾座辅助夹紧装置为前述实施例一中所述的小夹持轴颈轴类零件加工的尾座辅助夹紧装置。
62.本实施例二所述的小夹持轴颈轴类零件加工的夹具的工作过程简述如下：
63.如图4所示，首先，主轴顶尖2向右伸出，将零件1置于主轴顶尖2与尾座辅助夹紧装置之间，启动设备的夹紧程序后，设备尾座带动尾座辅助夹紧装置向左移动，直到尾座辅助夹紧装置中的平顶尖9与零件1尾部的顶尖孔接触，尾座辅助夹紧装置继续向左移动，因主轴顶尖2带有向右的压力，平顶尖9受到水平向右的压力后，带动变形套10向右移动，同时变形10在第一主体1的锥面配合压力下发生形变，通过端部的卡爪将零件1右侧尾部的轴颈外侧夹紧，设备尾座继续移动到固定位置，夹具本体3将零件1左侧首部的轴颈夹紧，零件1两端的定位夹紧过程完成。
64.如图4所示，当零件1加工完成后，首先，将设备尾座向右退出，设备尾座带动尾座辅助夹紧装置向右移动，当尾座夹紧装置中的平顶尖9泄压后，在变形套10和第一主体5的锥面配合作用下，变形套10回弹将零件1松开，实现零件1的松脱取下。
65.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
66.以上所述本实用新型的具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何根据本实用新型的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围内。