内齿圈支架铣槽夹具设计

马少超

摘 要：本文详细介绍了内齿圈支架铣槽夹具的设计过程，该夹具结构简单，装夹方便，清理铁屑容易，应用效果良好。

关键词：内齿圈支架；铣槽；夹具

内齿圈支架是轮边减速器的一个重要组成零件。2012年，我车间承接了某公司内齿圈支架的机加工业务。为顺利完成零件试制加工，车间组织工艺人员对该零件进行工艺分析，并提出了各工序的夹具设计任务。本文就铣槽工序夹具设计过程进行介绍。

1 工艺分析

该零件工序简图如图1所示，需加工8处宽25，长9.5（不含圆弧）的槽。槽深20-40不均。槽的位置无形位公差要求，槽的宽度为25mm，无尺寸公差要求，故该槽的加工要求较低。该零件材料与40Cr接近，硬度大，难加工，带钻孔功能的立铣刀也无法钻入槽的起始位置。故工艺安排时，先在槽的起点处（φ195分度圆）预钻8个φ24H8的孔，再以孔为起点铣槽。

2 夹具方案设计

（1）定位方式：由于该零件为圆盘形零件，定位时以底面和外圆为宜。此处以底面、φ295.8外圆和上工序的一个φ24孔来定位。

（2）夹紧方式：通过零件的结构可以看出，定位方式决定后，夹紧只能是夹紧φ295.8法兰面或者φ150端面。夹紧法兰面零件变形较小，但是需对称夹两处，操作不便；夹紧上端面零件存在一定变形，但是装夹方便，且考虑到零件刚性较大，精度要求不高，因此考虑夹紧上端面。

（3）对刀方式：零件精度要求不高，装夹工件后直接利用机床主轴、百分表、磁性表座以工件内孔找正X轴和Y轴零点，Z轴方向用试切法确定零点，不再单独设计对刀块。

（4）夹具体固定：夹具体通过两个定位键和T型螺栓固定在机床工作台上。

3 夹具零件及总成设计

（1）定位结构：夹具体（即底板，零件3）上下表面磨削处理，保证上下表面的平行度和平面度，4块定位板（零件10）同时磨削处理，保证平行度、平面度和等高。定位板通过12颗M6的沉头螺钉（零件2）固定在夹具体上。定位板限制零件Z方向平移和X轴、Y轴转动。4颗φ14.2圆柱销（零件4）均布在φ310分布圆上，圆柱销内切于φ295.8的圆，内齿圈支架φ295.8外圆放入圆柱销内，被限制X、Y方向平移；

插销（零件6）穿入内齿圈φ24孔内，插销下部中空，是φ12H7的孔，该孔与φ12g6菱形销（零件5）配合，菱形销过盈配合固定在夹具体上。插销和菱形销结构限制了零件Z轴转动；

至此，零件的6个自由度全部被限制。之所以采用插销和菱形销结构，而非菱形插销结构，主要是因为菱形插销结构在铣削时，铁屑容易进入插销孔内，导致操作困难。

（2）夹紧结构：M16双头螺栓（零件9）下部通过螺纹连接固定在夹具体上，上部通过U型压板（零件7）和法兰螺母（零件8）固定零件。U型压板结构是为了方便快速夹紧和松开零件，螺母只需松开2-3牙，即可抽出压板，取下零件；同理夹紧零件也只需紧固2-3牙即可，大大提高加工效率。

（3）其他结构：夹具体上通过螺纹连接或者孔轴过盈配合固定工件的定位夹紧装置，同时，夹具体下表面加工2处键槽，定位键（零件1）通过沉头螺钉（零件2）固定在键槽内，定位键的另一部分卡在铣床工作台的T型槽内，保证夹具体的位置。螺栓通过机床的T型槽和夹具体上的U型槽，将夹具体固定在机床上。

4 理论校核

（1）定位误差分析：圆柱销分度圆直径φ310，位置度误差φ0.04，直径为φ14.2（-0.006，-0.024），则定位圆直径范围为295.8（-0.034，+0.064），内齿圈支架外圆直径为φ295.8（-0.32，-0.1），则工件与定位圆的间隙为0.066-0.384；

该误差为定位误差的主要原因，考虑到图纸对槽的位置及角度无公差要求，该定位误差在可接受范围内。

（2）夹紧力分析：根据夹紧结构， M16螺杆的夹紧力W=460P（P为螺母的拧紧力矩），一般生产中，M16螺杆的拧紧力矩可达100-200N·m，按100N·m计算，则夹具的夹紧力W=46000N。

工件与零件的摩擦系数取0.1，则夹紧力产生的摩擦力4600N·m。基本满足一般铣削的切削力要求。

经分析校核，夹具的定位、夹紧结构均满足使用要求。

5 总结

该夹具制作完成后，已经投入使用。加工的零件符合图纸要求，且工件装夹方便、夹具清理简单，操作者反应良好。

参考文献：

[1]王光斗，王春福主编.机床夹具设计手册[S].上海科学技术出版社，2000.

[2]杨叔子主编.机械加工工艺师手册[S].机械工业出版社，2001.endprint