一种汽车变速箱齿轮的工装夹具的制作方法

本发明涉及齿轮夹具，具体的说是一种汽车变速箱齿轮的工装夹具。

背景技术：

1、汽车变速箱齿轮是用于传递动力并改变车辆驱动轴的转速的重要部件，通过选择不同的齿轮组合，车辆能够在各种驾驶条件下实现理想的动力输出和燃油效率；汽车变速箱齿轮的工装夹具是一种用来固定和操控变速箱齿轮的工具，为确保齿轮加工的温度形与可靠性，汽车变速箱齿轮的工装夹具具有高强度、高耐磨性、高精度等特点，汽车变速箱齿轮的工装夹具的设计是根据特定的齿轮设计和制造要求定制的；

2、在实际加工齿轮的过程中，现有的夹具多为三爪夹具，齿轮夹爪固定齿轮并对齿轮进行切削、铣削和磨削等加工过程，为了减小加工过程中对夹具和刀具的损坏，汽车变速箱齿轮的工装夹具需要对齿轮的装夹位置和夹紧力进行调整与优化，装夹位置不准与夹紧力不足均会导致加工精度下降且降低夹具的使用寿命；

3、然而夹具的使用过程中，由于工人操作不当与刀具和夹具生产过程中的偏差等多种因素影响，会发生夹具局部受力导致夹具磨损，但此时磨损较小，难以监测到夹具的损坏，工人进一步按原有使用方法使用夹具，导致夹具进一步损坏，降低使用寿命；同时，在加工过程中刀具与齿轮发生碰撞，进而完成切削、铣削和磨削等加工过程，在碰撞时产生的力由齿轮传递给夹具，进而对夹具造成损伤，降低了夹具的使用寿命。

4、鉴于此，现有技术中提出了一些解决方案：通过球头销定位齿轮分度圆，并通过开设有螺旋槽的圆盘进行旋转压紧球头销，进而对齿轮进行定位并保证齿轮定位的稳定性，解决了由于工件定位不准导致夹具磨损的问题，但其未能解决刀具在对齿轮加工时对夹具造成损坏的问题，同时，在汽车变速箱齿轮的加工过程中，需要使用滚齿机、磨齿机等设备进行精密加工，此时采用球头销进行定位会导致齿面键槽处局部应力过大，导致装配精度下降，降低变速箱的使用寿命。

5、针对上述提出的问题，现设计一种汽车变速箱齿轮的工装夹具。

技术实现思路

1、本发明提供的一种汽车变速箱齿轮的工装夹具，通过互耦自锁并改变自身的位置对汽车变速箱齿轮夹持，进而对齿轮进行定位与夹紧，解决了如何实现在汽车变速箱齿轮加工过程中保护夹具的问题。

2、本发明的技术方案为：一种汽车变速箱齿轮的工装夹具，包括v带组件和驱动v带组件的电机，在汽车变速箱齿轮的加工过程中，需要在启动时避免对传动系统及动力源产生过大的冲击和损伤，同时在切削过程中减少噪音和振动，进而防止传动过程中对夹具造成损伤，因此选择v带作为主要传动装置，v带组件包括底座、支架、传动轴、主动轮、v形带、从动轮、定位组件和减震组件，v带组件安装有通过自身的互耦自锁并改变自身位置的定位组件，定位组件自身通过丝杠与棘轮机构的互耦自锁进而实现对工件的夹紧，减震组件的功能为改变定位组件相对位置，进而改变工件夹紧方式。

3、汽车变速箱齿轮的加工过程中，先由电机经由v带组件带动定位组件正转，定位组件相对位置改变，此时将待加工的齿轮毛坯放到定位组件附近，在定位组件工作过程中，首先根据待加工工件的尺寸和加工位置选择减震组件的工作模式，其次，减震组件对工件进行夹持，此时电机反转，定位组件实现互耦自锁，进而实现齿轮的自动定心并确保夹具的夹持过程中的稳定性，后刀具靠近工件，刀具接触工件时产生的力由减震组件缓冲后传递到夹具上，进而实现保护减震组件的效果。

4、优选的，定位组件包括棘轮环、内环、支撑杆、棘爪、丝杆、滑动块和挡环；从动轮连接有棘轮环，进而实现工件的定位并限制两个垂直于棘轮环轴线方向的平动与旋转共四个自由度，防止汽车变速箱齿轮偏移，棘轮环内固定连接有内环，内环的功能为通过内环的正反转改变棘轮环所受扭矩大小和方向，棘轮环正转时，内环随棘轮环转动，进而通过丝杆改变滑动块的位置并夹持汽车变速箱齿轮，棘轮环反转时，开始对汽车变速箱齿轮进行加工，此时内环不转动，进而丝杆不转动，确保滑动块不移动，限制汽车变速箱齿轮沿自身轴线方向的平动自由度，进而确保夹持的稳定性，内环的轴截面为工形面，工形面远离形心端通过增大惯矩抗弯，工形面靠近形心端抗剪。内环中固定连接有支撑杆，支撑杆转动连接有棘爪，棘爪设置在内环远离形心端，汽车变速箱齿轮加工过程中，棘爪不断相对于棘轮环滑动，进而对内环和支撑杆产生弯矩，对内环和支撑杆造成弯曲变形，而加工过程中，内环需要不断对汽车变速箱齿轮提供夹紧力，而汽车变速箱齿轮反作用于内环，对内环造成剪切变形，此时，工形面能有效在支撑杆和棘爪处抗弯，且在内环中心处抗剪，防止变形。

5、棘爪上开设有限位槽，棘轮环上设置有安装环，安装环的功能为防止棘爪产生沿支撑杆轴向位移，安装环沿棘轮环间隔布置。在初次安装支撑杆和棘爪时，安装环起定位作用，便于安装，在定位组件不工作时，为防止棘爪长期与棘轮环啮合造成磨损与棘轮环局部受力导致棘轮环损坏，棘爪上的限位槽与安装环配合压紧棘爪，使棘爪脱离棘轮环，需要使用时拆卸掉安装环，棘爪自动与棘轮啮合，正常工作，同时，限位槽为棘爪与棘轮环配合处留出一段缺口，在不对棘轮环的工作造成影响的条件下提高润滑油的流动范围，防止棘爪与棘轮环局部磨损过大。安装环沿棘轮环间隔布置，方便拆卸。

6、棘轮环一端固定连接有丝杆，丝杆的功能为通过互耦锁定内环轴向旋转自由度，电机反转时仅带动棘轮环旋转，内环不转动，进而对丝杆进行锁定，同时由于移动块无法带动丝杆旋转，进而实现了丝杆对内环的锁定，因此丝杆与内环形成互耦自锁，所述丝杆的截面为等腰梯形，进而平衡滑动块两端所受的载荷，丝杆受来自滑动块的载荷对汽车变速箱齿轮进行夹持，丝杆的螺纹升角小于静摩擦角，进而实现滑动块无法带动丝杆旋转，保证减震组件对汽车变速箱齿轮夹持的稳定性，同时提高了负载能力，丝杆的螺纹升角大于等腰梯形斜边与底边的反余弦角，进而减少夹持过程所需要的时间，提高了丝杆旋转一周带动移动块相对于丝杆的位移。丝杆上滑动连接有防止丝杆反转的滑动块，汽车变速箱齿轮的加工过程中，减震组件相对于汽车变速箱齿轮的位置不变，进而限制滑动块不移动，防止滑动块与丝杆间的自锁效果失效时滑动块带动丝杆转动，滑动块一端固定连接有挡环，挡环通过承载减震组件的压力夹紧工件，挡环与移动块相对位置不改变，同时由于移动块无法带动丝杆，进而承载减震组件产生的应力，此时，这一部分应力通过挡环传递到夹具上，通过限制汽车变速箱齿轮轴线方向平动的自由度夹紧汽车变速箱齿轮。

7、在初次安装或替换棘轮环时，先将安装环与棘爪上的限位槽配合，后将棘爪安装在支撑杆上，最后将内环与棘轮环配合，完成安装或替换零件，在汽车变速箱齿轮的加工前，电机正转，电机的动力由v带传递到棘轮环上，棘轮环绕支撑杆轴线正转，棘轮环通过棘爪带动内环转动，内环带动丝杆转动，丝杆带动移动块滑动进而实现对汽车变速箱齿轮的夹持，在汽车变速箱齿轮过程中，电机反转，电机通过v带组件带动棘轮环反转，此时棘爪沿棘轮环滑动，而内环不转动，由于内环与丝杆固定连接，丝杆不转动，而滑动块无法带动丝杆转动，进而确保丝杆无法带动内环转动，因此内环与丝杆实现互耦自锁，确保了汽车变速箱齿轮夹持的稳定性，当刀具接触工件前，刀具先接触减震组件，减震组件受到的应力传递到挡环上，由于挡环固定连接在滑动块上，滑动块被丝杆锁定无法移动，进而实现丝杆、滑动块和挡环共同承载减震组件传递的载荷，进而防止定位组件磨损或局部损坏。

8、优选的，减震组件包括齿轮夹爪、连接轴、传动齿轮、齿环、弹簧、限位轴、固定板、限位孔、联板、直槽口和滑杆，齿轮夹爪下端固定连接有连接轴，连接轴固定连接有传动齿轮，挡环固定连接有齿环，传动齿轮与齿环啮合，齿环的顺时针与逆时针两种旋转方向为不同大小和不同加工位置的汽车变速箱齿轮提供了两种夹持方式，对于较小的汽车变速箱齿轮或需要扩孔的汽车变速箱齿轮，齿环顺时针转动，夹爪向内收缩，夹持位置在齿轮的齿顶圆处，对于较大汽车变速箱齿轮或需要进行剃齿或磨齿的汽车变速箱齿轮，齿环逆时针转动，夹爪向外扩张，夹爪的夹持位置在汽车变速箱齿轮的轴线处，实现了对于不同尺寸与不同加工要求的齿轮灵活夹持的效果，滑动块一侧固定连接有弹簧，弹簧远离滑动块一端固定连接有限位轴，限位轴靠近弹簧段轴颈处滑动连接有固定板，固定板上开设有限位孔，限位轴远离弹簧段轴颈处固定连接有联板，联板上开设有为联板移动提供自由度的直槽口，固定板转动连接有通过改变自身相对于限位轴的角度支撑齿轮夹爪的滑杆，滑杆绕滑杆与固定板的铰接点摆动，进而带动联板平动，通过联板与滑杆的相对运动抵消部分震动，实现对夹爪的防护。联板为“人”形，联板的三个端点顺时针依次记为a、b、c点，直槽口开设在a、b、c点处。联板的“人”形结构使三个端点互相支撑，提高了联板的稳定性与承载能力，滑杆底端连接有凸块，所述凸块的形状为用于缓冲刀具冲击的扇形，刀具接触滑杆时，先接触凸块，刀具沿扇形凸块的边缘滑动，进一步延缓了刀具与汽车变速箱齿轮接触时间，防止刀具直接接触滑杆导致滑杆完全承载刀具的应力。

9、优选的，齿轮夹爪为用于适应不同工件大小的“勾”形，进而配合齿环的顺时针旋转与逆时针旋转对不同尺寸和不同加工要求的齿轮采用不同方式夹持，其中，“勾”形所形成的圆弧尺寸较大的部分为外侧，“勾”形所形成的圆弧尺寸较小的部分为内侧，“勾”形外侧部分和汽车变速箱齿轮的轴线处的圆环接触进行锁紧，“勾”形的内侧与汽车变速箱齿轮的齿顶圆接触进行锁紧，弧形的表面与汽车变速箱齿轮贴合效果更好，齿轮夹爪数目为三个，且三个齿轮夹爪的重心呈为等边三角形，进而利用三个相对于汽车变速箱齿轮轴线方向均匀布置的支点对汽车变速箱齿轮进行夹持，承载应力更稳定。

10、本发明所产生的有益效果：

11、1.本发明的一种汽车变速箱齿轮的工装夹具，该装置通过互耦自锁并改变自身的位置对汽车变速箱齿轮夹持，进而利用定位组件自身的运动产生的自锁效果，对汽车变速箱齿轮自动定心的同时限制汽车变速箱齿轮的自由度，进而通过精准定位汽车变速箱齿轮并避免不规范操作导致夹具损坏。

12、2.本发明的一种汽车变速箱齿轮的工装夹具，该装置通过双向防护变载荷冲击，进而利用定位组件与减震组件的配合，对减震组件传递的变载荷实现多部件的共同承载，并利用双向锁定定位组件，进而对减震组件进行防护。

13、3.本发明的一种汽车变速箱齿轮的工装夹具，该装置通过简谐振动的形式改变联板的位置，进而利用多个滑杆与联板的相对运动，同步分担减震组件所受的压力，进而提高减震组件自身的承载能力。