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铣削大型花键轴夹具的设计

大型花键轴铣削夹具的设计

内容摘要:

直径大,长度过长的大型花键轴在普通铣床上加工时由于笨重、装夹和转动分度困难而无法在普通中小型铣床上加工。本文重点介绍大型花键轴铣削加工夹具的设计。

关键词:铣削大型花键丝杠

花键铣削是铣削加工中比较常见的铣削工作之一,然而直径大,长度过长的大型花键轴在普通铣床上的加工就比较困难了。因为这种花键轴重量大、装夹和转动分度困难、不易在加工中保证加工精度等原因,很多技术工人对这类工件感到无从下手,也是基本上因为以上几种问题不容易解决。

我公司以前曾经承制过一种十一辊矫直机,其中在制作十一辊矫直机的压下装置时碰到一个难题。压下装置的功能是通过丝杠螺母传动将上工作辊压下和提起,从而完成钢板的矫直工作。压下装置的主要构件是压下丝杠,如图1所示,其主动端为10等分、键宽为30mm的矩形花键,从动端为S360*16-9e的锯齿形螺

纹。此矩形花键有效工作长度为660mm,花键的对称度、分度精度、尺寸精度、表面粗糙度等要求都很高,如何保证该工件在机床上的定位和分度精度成了加工的难题。因此,针对此丝杠我们专门设计一套分度及装夹装置,实现该花键在X2012型龙门铣床上的加工。

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(图1)丝杠简图

一.工艺分析

此压下丝杠总长为1805mm,重量为1046kg,根据我公司设备的加工能力,此工件只能上X2012A龙门铣床加工花键。龙门铣床加工中小型、细直径轴类花键的一般方法是:一端用顶尖顶工件的中心孔,另一端用分度头夹外径,依靠分度头分度铣花键。然而,此丝杠的非花键端轴径为300 mm,采用FW250型分度头无法装夹,即使留出工艺夹头,也因丝杠重量太大,无法通过摇动分度头转动丝杠进行分度。

二.工装的设计

首先,根据图样显示,该丝杠左端光轴处直径为300mm,花键处大径为265mm,针对丝杠两端轴径尺寸的不同但同轴的关系,通过计算,我们设计了如图2所示的两个不等高V形铁。其中底面到V形槽底高度为L2(105.25±0.05mm)的V形铁用来支承工件左端Φ300mm处光轴部分,底面到V形槽底高度为L1(130±0.05mm)的V形铁用来支承工件右端Φ265mm处花键大径部分,其目的是保证把工件安装在V形铁上时使工件轴线平行于工作台面。V形铁的底部中心开有22mm宽的键槽,可以通过键与铣床工作台T形槽定位,从而

保证了丝杠轴线与铣床纵向进给方向平行,又与铣刀的进给方向一致。以上两点可以保证在铣削时花键两侧面以及齿根线平行于轴线。

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其中L1=130±0.05mm,L2=105.25±0.05mm

(图2)V形铁简图

工件安装在V形块上只能消除工件的四个不定度,分别为横向向移动不定度、垂向移动不定度、纵向旋转不定度和垂向旋转不定度,但是工件的纵向移动不定度和纵向旋转不定度未被限制,所以我们又设计了如图3、图4所示的分度盘和插销装置。

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图3 分度盘

分度盘的主要作用是对工件进行精确等分的,同时对工件纵向旋转不定度进

行限制。分度盘在精加工好内外直径及端面后,以φ300H6内孔为基准用数控镗床加工出20-φ45H7孔,确保将20-φ45H7孔的尺寸公差、形位公差控制在要求的范围内。这20个φ45H7孔的作用不同,从最上端第一个孔开始,每隔一个孔共10个,这10个孔用来加工花键侧面时进行定位;与之相邻的另外10个孔,是用来进行铣削花键槽底平面时进行定位的孔。我们还专门将分度盘上的分度孔设计成镶套式,通过材质及热处理工艺保证分度孔的耐磨性,从而保证分度的精确度。并且在每个孔的端面用字头分别打出1-10和A-J共20个钢印,1-10是铣削键侧面的定位孔、A-J是铣削花键槽底的定位孔,防止分度混乱。分度盘与丝杠的连接是通过分度盘的内径与丝杠的轴径定位,加工前先在工件上φ300H6圆柱端面上加工出两个M16×2的工艺螺纹孔,这两个螺纹孔的中心距为φ265mm,然后利用分度盘端面的两个φ18销孔及精制螺栓(图5)与丝杠端面两个M16×2的工艺螺纹孔固定。

插销装置的作用是每次分度时将插销准确插入到分度盘的孔中以实现精确分度定位,同时对工件进行纵向移动不定度的限制。为了保证定位的准确性,必须保证插销座左端面与工作台面垂直,因为该端面在安装工件时与工件φ300H6圆柱端面紧贴,限制工件轴向移动。

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图4 插销装置简图 1.插销座 2.衬套 3.插销固定装置 4.插销

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图5 精制螺栓

装夹时,先将丝杠通过V形铁定位,然后装好分度盘,调整好插销装置的位置,用铰链转动丝杠及分度盘到一定的角度,插销恰好能完全插入分度盘的分度孔中,从而实现了工件的10等份分度。所以在加工插销装置时必须保证插销轴线与分度孔轴线等高且平行,并且保证插销轴线到插销座底面的准确距离为87.38mm。工件分好度以后再用千斤顶推动工件右端面使工件左端与插销座端面紧贴并加以固定,所以在工件右端面的右端还需安装一弯板,用来进行推动工件向左运动时作为千斤顶的底面支撑作用。最后再用压板将工件压紧固定,工件