内齿轮插齿夹具设计

机械装备研发

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内齿轮插齿夹具设计李小龙1，高 军2

（1.运城职业技术学院，山西 运城 044000；2.内蒙古第一机械制造集团有限公司，内蒙古 包头 014032）

摘　要：为提高插齿机的加工效率和精度，文章设计了可以快速装夹的内齿轮插齿夹具，它解决了插齿过程中找正难、精度不高的难题。在实际加工应用中，本插齿夹具具有快速装夹、定位准确、高效率和高稳定性的特点。关键词：内齿轮；插齿夹具；快速装夹；设计中图分类号：TG613󰀃󰀃󰀃󰀃文献标志码：A󰀃󰀃󰀃文章编号：1672-3872（2019）10-0135-02

在机械加工行业中，通常采用的内齿轮加工方法是使用压板夹紧毛坯，内孔及端面找正。要获得更高精度的内齿轮，需要对零件进行多次找正，确保零件内孔的同轴度和端面的垂直度，无形中增加了工人的劳动强度和零件的加工周期。

目前，在企业中单件小批量内齿轮加工时，采用垫块定位、压板夹紧方式，同时使用百分表找正内孔和端面。此种装夹与定位方法会产生定位误差，导致插齿后齿轮的分度圆对内孔的同心度产生误差，从而降低齿轮的径向精度。同时，由于零件装夹时的间隙造成偏心，插齿时还会影响齿部的齿形、齿向、周累等衍生误差，从而使插齿后整个齿轮精度偏低。企业只有大批量生产时，才会采用插齿夹具进行加工，这是由于传统的插齿夹具只适用于固定尺寸的零件，装夹复杂。夹具所具备的优点正是解决小批量生产时内齿轮精度的关键。文章经过分析，设计了一种快速装夹的内齿轮插齿夹具，并验证了该夹具的可行性。1 内齿轮插齿夹具的结构设计1.1 夹具设计的目标该夹具设计的目标是缩短加工周期，尽可能减少操作者装卸工件的辅助时间，降低劳动强度[1]。充分利用该夹具的结构特点，改变专用夹具的装夹方式，实现快速定位和夹紧。1.2 夹具的设计思路及实现方法

常见圆柱齿轮工件的结构分为内齿轮、外齿轮和双联齿轮等，在插齿加工时，需要预留插齿刀具的退刀距离。为了防止刀具和夹具的干涉，需要定位面端面和齿根有2～3mm的距离。加工内齿轮时需要以外圆定位，夹紧零件上端面，压板需要预留出齿根的距离，压板需要根据不同尺寸零件调整夹紧位置，一般夹具是利用压板的U型槽进行移动的，此类压板需要支撑螺栓在后面支撑，不同尺寸的零件还需要调整支撑螺栓的高度，操作繁琐，不利于批量生产。该夹具设计的旋转压板利用旋转支架进行位置调整，可以根据零件齿根位置调整。

定位方面，利用三爪卡盘的自定心功能特点，设计了夹具底座，改进卡爪的结构，使其具有定位、定心功能，根据以上思路，将夹具体和机床回转工作台之间采用T型螺栓联接，一次对刀找正，再利用自定心特点对工件进行定位，压板进行夹紧。除此之外，还可以根据实际使用情况和工件尺寸调整定位卡爪范围和正反爪定位，扩大其应用范围。1.3 结构的设计难点

该插齿夹具的设计有以下三个方面的难点：1）快换。采用活动压板，实现快速换件，缩短换件、装夹和找正的时间在15min以内。2）定位。夹具的定位装置借鉴三爪卡盘的结构特点，满足不同外径范围内的齿轮工件的定位要求。3）通

——————————————作者简介：󰀃李小龙（1982—），男，内蒙古呼和浩特人，硕士，讲师，

研究方向：机械制造。

用。夹具适用于不同型号插齿机床，同时适用于不同尺寸下的零件加工。

1.4 夹具的工作原理

该内齿轮插齿夹具由12个零件构成，其中包含夹具体、螺钉、夹具体端盖、小锥齿轮、大锥齿轮、定位卡爪、弹簧、双头螺栓、快换压板等组件，如图1所示[2]。夹具体1安装在插齿机床回转工作台上，安装时需对三个定位卡爪的定位夹紧面进行找正，保证其跳动值小于0.005，并通过T型螺栓连接将其固定在回转工作台上。被加工零件通过定位卡爪的自定心功能实现定位，快换压板对零件施加轴向方向的力，实现其定位夹紧的功能。

零件加工时，首先旋转小锥齿轮4，小锥齿轮4和大锥齿轮5配合传动，大锥齿轮端面齿和定位卡爪6配合实现三个定位卡爪同步移动。由于零件在精车加工过程内孔、端面和外圆一次装夹、一次加工，保证零件内外圆的同轴度和端面的垂直度，所以内外圆可以进行基准转化，如图2所示，定位卡盘夹紧并定位零件外圆和端面，可以保证齿轮对内孔的同轴度和对端面的垂直度的精度要求。

1.夹具体；2.M18螺钉；3.夹具体端盖；4.小锥齿轮；5.大锥齿轮；6.定位卡爪；7.M8螺钉；8.弹簧；9.双头螺栓；10.快换压板；11.开口垫圈；12.螺母。

图1󰀃夹具装配图

零件定位后需要进行轴向方向夹紧，通过定位卡爪上安装的快换压板10进行轴向方向压紧，快换压板10的安装是通过双头螺栓与定位卡爪连接，这是为了防止双头螺栓的松动，采用M8螺钉对双头螺栓进行固定防松处理[3]，如图3所示。加工零件完成后，通过旋转螺母12松开快换压板10，快换压板10向后旋转释放对零件的轴向力，同时旋转小锥齿轮4，解除零件定位，从而实现了零件的快速装夹。

2 夹具的创新点

2.1 装夹直径范围广

该内齿轮插齿夹具可以满足φ50-φ500的所有零件加工需求，夹具只需根据零件外圆尺寸进行定位，不需要重新设计夹具，可以节约成本[3-4]。2.2 缩短加工准备时间

新的插齿夹具具有自定心功能，不需要长时间找正准备工作，由于小锥齿轮和大锥齿轮传动，带动定位卡爪同步移动，

136机械装备研发Research & Development of Machinery and Equipment2019年5月下

因此可以实现精准的定位。2.3 快速换夹在零件加工完成后，通过拧松螺母12，快速旋转快换压板10，可以快速卸下零件，重新装上备加工件，转动快换压板10，调节到合适的夹紧位置，拧紧螺母10，实现零件的快速装夹。

图4󰀃加工内齿轮装配图

图2󰀃精车工艺附图图3󰀃连接装配图

图5󰀃加工双联齿轮装配图

用不同内外径的零件加工，为加工内齿轮提供了一种新的夹具设计思路。参考文献：

[1]靳怀瑜.数控外圆磨床传动轴专用夹具研制[J].制造技术与机

床,2018(11):154-156.[2]陈宏钧.实用机械加工工艺手册[M].3版.北京:机械工业出版社,2014.[3]王春明.轴类齿轮插齿加工夹具设计及应用[J].南方农机,2018, 49(24):100.[4]林立.一种新结构的快换通用型插内齿圈夹具[J].制造技术与机床,2018(9):30-32.

（收稿日期：2019-5-5）

3 夹具应用实例分析

该夹具适用于内齿轮的加工，由于采用了与三爪卡盘类似的结构，因此在定位方面优于传统夹具的找正定位，其适用范围大于专用夹具。该夹具适用不同形状的齿轮加工。3.1 内齿轮加工

该夹具可以适用于常见内齿轮加工领域，采用外圆定位，上端面夹紧，插齿机床加工内齿，如图4所示。3.2 双联齿轮加工

该夹具可以加工双联齿轮内孔定位，夹紧上端面时，可以一次装夹。加工两排齿轮时，可减少装夹次数，保证两个齿轮的同轴度，如图5所示。

4 结束语

文章设计的内齿轮插齿夹具具有快速装夹、自定心定位功能，既能保证定位精度，也可以保证快速装夹，同时还适

（上接第125页）时充分利用平台进行课堂互动，成立学习小组，答疑解惑，使学生真正掌握学习内容。在平台中设计了预习时间统计、预习内容测试等板块，预习的效果可以通过平台的大数据统计功能得到，针对统计情况进行考核。3.2 “翻转课堂”，让学生成为学习主体

教师在课堂中需完成角色转变，不再是教学中的主导者，而是引导者，学生也不再是被动地接受，而是学习中的主体。翻转课堂强调学生的积极性和主动性，要想有好的教学效果，必须让学生积极主动地参与进来。翻转课堂的顺利实施需要结合线上线下相结合的教学模式的支持。利用在线平台将基础知识推送给学生，让学生预先学习带着问题进入课堂，主动探究问题、解决问题。在答疑解惑的过程中，教师应注意问题的客观性，避免将自己的主观意识强加于学生。真正要实现翻转课堂不是一朝一夕的事情，需要教师和学生共同在课堂的教学中探索。

3.3 加强在线课程建设及资源共享

在在线教育大力发展的背景下，为学生创建一个“处处可学、时时可学”的学习环境，充分利用信息化平台，加大在线课程资源开发。注重校内、校外课程资源开发，在线课程资源涵盖教学课件、教学视频、项目实训、习题试题库、知识拓展等内容，逐步实现物流专业所有主干课程全覆盖。对校外网络课程，加强校与校之间、学生与学生之间的优质

资源共享，借助学校官网、QQ、微信、个人空间等社交软件建立个人网络学习社区，在交流学习中获得新知。

4 结束语

在信息化的大背景下，单纯依靠传统的教学模式进行教学已无法满足行业对物流管理专业的需求。同时，在线教育模式还处于新兴阶段，在开始的实践中难免出现一些问题，如果单纯地依靠在线教学模式亦无法实现好的教学效果。因此，在当前物流管理专业蓬勃发展下，将传统教学与在线教育两种模式结合在一起，才能实现教师教有所学，学生学有所长，为推动行业发展培养优秀人才。参考文献：

[1]张敏洁.物流管理专业在线教学资源发展现状探究[J].物流工程

与管理,2017(4):25-26.[2]张妍,段莉.互联网+背景下高职物流管理专业教学模式改革研

究[J].物流工程与管理,2018(4):26.[3]祁爱萍.在线教育背景下的高职教学及课程改革研究[J].电脑知

识与技术,2016(32):43-44+82.[4]邓攀.物流管理专业教学改革研究[J].中国市场,2017(12):32.

（收稿日期：2019-5-5）