CN114248201B - 一种斜齿轮分度圆定位磨内孔夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种斜齿轮分度圆定位磨内孔夹具，包括夹具体和与夹具体连接的端面定位组件、分度圆定位组件和夹持组件：所述端面定位组件适于对斜齿轮的大圆端面进行平面定位；所述分度圆定位组件与斜齿轮的分度圆通过三点接触实现自定心；所述夹持组件包括拉杆和由拉杆带动伸缩的至少两个钩形压板，所述钩形压板适于压在斜齿轮的分度圆另一端，且当所述钩形压板远离所述斜齿轮的端面时，所述钩形压板能够周向旋转，以使钩形压板位于斜齿轮分度圆的周向外侧。本发明用斜齿轮的大端面定位，定位面大，稳定性好，加之钩形压板压紧于大端面，夹紧牢固可靠，工件安装的刚性好，便于保证加工精度。

Description

一种斜齿轮分度圆定位磨内孔夹具

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，尤其涉及一种斜齿轮分度圆定位磨内孔夹具。

背景技术

汽车变速箱用齿轮包含斜齿轮，其机械加工过程分为齿坯和齿形加工两大部分。该七级淬火齿轮，其齿形加工采用滚、剃、齿圈高频淬火、珩齿的工艺过程，可达到精度要求。在磨削斜齿轮的内孔时，现有技术通常采用斜齿轮的小圆端面作为定位面，并且现有技术中的夹具采用内孔套压钢球的方法来定位夹紧，但是该定位方式仅适用于较大螺旋角较小(8°～15°)，法向齿形角较大(20°)的斜齿轮结构，对于螺旋角较大(达到30°以上)，法向齿形角较小(15°左右)的斜齿轮则无法准确定位夹持。

发明内容

本发明提供了一种斜齿轮分度圆定位磨内孔夹具，该夹具以斜齿轮的大圆端面作为定位面，并通过钩形压板压紧斜齿轮，定位装夹面的面积大，稳定性好。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种斜齿轮分度圆定位磨内孔夹具，包括夹具体和与夹具体连接的端面定位组件、分度圆定位组件和夹持组件：所述端面定位组件适于对斜齿轮的大圆端面进行平面定位；所述分度圆定位组件与斜齿轮的分度圆通过三点接触实现自定心；所述夹持组件包括拉杆和由拉杆带动伸缩的至少两个钩形压板，所述钩形压板适于压在斜齿轮的分度圆另一端，且当所述钩形压板远离所述斜齿轮的端面时，所述钩形压板能够周向旋转，以使钩形压板位于斜齿轮分度圆的周向外侧。

进一步的，所述夹具体的轴向一端固定有夹持盘，所述端面定位组件为固定于所述夹持盘的轴向一端且沿圆周布置的三个固定支承钉，所述固定支承钉与斜齿轮的分度圆一端接触。

进一步的，所述夹持盘包含底盘和环状盘，所述固定支承钉位于底盘上；所述分度圆定位组件包括旋紧旋松盘、球头销和复位弹簧，所述旋紧旋松盘套在所述环状盘的外周，所述环状盘上圆周布置有三个销孔，旋紧旋松盘上朝向环状盘的圆周侧面具有三个沿圆周方向逐渐远离所述环状盘的第一螺旋槽，所述球头销与第一螺旋槽一一对应布置，球头销的一端与第一螺旋槽抵接，球头销的另一端穿过所述销孔与斜齿轮的齿槽抵接；所述复位弹簧套设于所述球头销上。

进一步的，所述旋紧旋松盘上朝向环状盘的圆周侧面连接有若干限位套，所述环状盘的圆周外侧布置有若干适于限位套插入的弧形槽。

进一步的，所述限位套的中心设有螺纹孔，锁紧螺钉穿过所述螺纹孔与弧形槽的内底面抵接。

进一步的，所述销孔为阶梯孔，且销孔上朝向环状盘内圆周面的一端直径小于朝向环状盘外圆周面的一端直径，所述复位弹簧位于所述销孔内，且复位弹簧的一端与环状盘抵接，复位弹簧的另一端与球头销抵接。

进一步的，所述钩形压板包括连接柱和压板本体，所述连接柱与拉杆连接，连接柱沿夹持盘的轴向穿过夹持盘与压板本体固定，所述连接柱的外周面具有螺旋延伸的第二螺旋槽，所述夹持盘上具有适于插入第二螺旋槽的限位销。

当所述限位销位于第二螺旋槽的一端时，所述压板本体压在斜齿轮的分度圆端面；当所述限位销位于第二螺旋槽的另一端时，所述压板本体位于斜齿轮分度圆的周向外侧。

进一步的，所述夹具体的内部中空，且沿轴向贯通；所述夹具体内设有连接盘；所述拉杆和连接柱均与连接盘连接。

进一步的，所述球头销包括沿轴向依次连接的第一柱体、第二柱体、变径连接体和球形端头，所述第一柱体的直径大于第二柱体的直径，所述球形端头与斜齿轮的分度圆接触，所述复位弹簧套在第二柱体上，且复位弹簧的一端抵在第一柱体的端面。

进一步的，所述夹持盘的端面固定有限位块，所述限位销位于限位块上，所述压板本体与所述限位块通过侧向圆弧面接触配合，且所述侧向圆弧面与所述连接柱同轴。

本发明的有益效果是：

(1)本发明所述的斜齿轮分度圆定位磨内孔夹具，用斜齿轮的大端面定位，定位面大，稳定性好，加之钩形压板压紧于大端面，夹紧牢固可靠，工件安装的刚性好，便于保证加工精度。

(2)本发明通过端面定位组件限制三个自由度，通过分度圆定位组件定位两个自由度，共限制五个自由度，属于不完全定位，简化定位结构，最后通过钩形压板夹紧。

(3)本发明采用球头销定位分度圆，并在旋紧旋松盘上设置第一螺旋槽，从而可以通过旋转旋紧旋松盘压紧球头销，球头销的设计可以用于螺旋角较大，法向齿形角较小的斜齿轮定位。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明所加工的斜齿轮的立体图；

图2是本发明所加工的斜齿轮的轴向剖视图；

图3是本发明所述的斜齿轮分度圆定位磨内孔夹具装夹斜齿轮时的主视图；

图4是图3的A-A向剖视图；

图5是图4中a处放大图；

图6是图4中b处放大图；

图7是图3的B-B向剖视图；

图8是本发明所述的斜齿轮分度圆定位磨内孔夹具的立体图；

图9是夹具体和旋紧旋松盘隐藏时，本发明的立体图(从后端观察)；

图10是夹具体和旋紧旋松盘隐藏时，本发明的立体图(从前端观察)；

图11是本发明中旋紧旋松盘的立体图；

图12是本发明中球头销的立体图；

图13是本发明中球头销的主视图。

图中，1、夹具体，2、斜齿轮，201、分度圆，202、小圆端面，203、大圆端面，204、齿槽，3、拉杆，4、夹持盘，401、底盘，402、环状盘，4021、销孔，4022、弧形槽，403、限位块，5、固定支承钉，6、旋紧旋松盘，601、第一螺旋槽，7、球头销，701、第一柱体，702、第二柱体，703、变径连接体，704、球形端头，8、复位弹簧，9、限位套，10、锁紧螺钉，11、钩形压板，1101、连接柱，1102、压板本体，12、第二螺旋槽，13、限位销，14、连接盘。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1和图2所示为斜齿轮2的结构示意图，其中光滑圆周面所在柱体的端面面积较小，为小圆端面202，斜齿圆周面所在柱体的端面面积较大，为大圆端面203，也就是分度圆201端面，分度圆201的一个端面为定位端面，另一个端面为夹紧面，斜齿圆周面即为分度圆201，相邻两个斜齿之间形成齿槽204。本发明主要用于夹紧斜齿轮2，对斜齿轮2的内孔进行磨削，斜齿轮2的相关参数为：分度圆201上的螺旋角为30°，法向齿形角为15°。

如图3-图13所示，一种斜齿轮分度圆定位磨内孔夹具，包括：

夹具体1，夹具体1为固定部件，是整个夹具的载体或者外壳，其余部件直接或者间接连接在夹具体1上。本发明所述的具体实施方式中，夹具体1的内部中空，且夹具体1沿轴向贯通。

端面定位组件，所述端面定位组件适于对斜齿轮2的大圆端面203进行平面定位，端面定位组件与夹具体1固定，可以为一体连接固定，也可以为可拆卸式固定，例如螺钉连接，端面定位组件与斜齿轮2的平面定位可以通过三点定位实现，也可以通过面面接触实现，通过平面定位可以限制斜齿轮2三个自由度，分别为：沿斜齿轮2轴向的平移运动、以与斜齿轮2的中心轴垂直的两个坐标轴为旋转轴的旋转运动。

分度圆定位组件，所述分度圆定位组件与斜齿轮2的分度圆201通过三点接触实现自定心，由于斜齿轮2的分度圆201上具有不规律的齿槽204，因此分度圆定位组件优选与夹具体1活动连接，分度圆201上的三个定位接触点确定一个圆面，可以实现所述分度圆201的圆面定位，分度圆定位组件可以限制斜齿轮2的以下两个自由度：沿与斜齿轮2的中心轴垂直的两个坐标轴方向的平移运动。

端面定位组件和分度圆定位组件共定位五个自由度，为不完全定位，由于磨削斜齿轮2内孔时斜齿轮2与刀具相对旋转，因此可以不限制绕斜齿轮2中心轴旋转的自由度。

夹持组件，所述夹持组件包括拉杆3和由拉杆3带动伸缩的至少两个钩形压板11，所述钩形压板11适于压在斜齿轮2的分度圆201另一端(也就是与端面定位组件的定位面背对的一端)，且当所述钩形压板11远离斜齿轮2的端面时，所述钩形压板11能够周向旋转，以使钩形压板11位于斜齿轮2分度圆201的周向外侧。拉杆3与外部驱动源连接，将外部驱动源的驱动力通过拉杆3传递至钩形压板11，使钩形压板11松开或者压紧斜齿轮2，而钩形压板11的周向旋转是为了在钩形压板11松开后能够为斜齿轮2让位，使斜齿轮2能够沿轴向取出。

端面定位组件：

如图4-图7所示夹具体1的轴向一端固定有夹持盘4，所述端面定位组件为固定于夹持盘4的轴向一端且沿圆周布置的三个固定支承钉5，固定支承钉5与斜齿轮2的分度圆201一端接触。本发明的具体实施例中，夹持盘4通过螺钉固定在夹具体1的轴向一端，夹持盘4的内孔孔径小于斜齿轮2的内孔孔径，固定支承钉5固定在夹持盘4的端面，并且沿圆周阵列布置有三个，三个固定支承钉5的端点位于同一平面内，同时与斜齿轮2的分度圆201端面接触。

分度圆定位组件：

分度圆定位组件也安装在夹持盘4上，夹持盘4包含底盘401和环状盘402，固定支承钉5固定于底盘401上，环状盘402的内径与斜齿轮2的外径近似相等，固定支承钉5位于环状盘402的内侧，从而可以抵在斜齿轮2的端面，分度圆定位组件包括旋紧旋松盘6、球头销7和复位弹簧8，旋紧旋松盘6套在环状盘402的外周，旋紧旋松盘6与环状盘402通过光滑圆柱面配合，环状盘402上圆周布置有三个销孔4021，旋紧旋松盘6上朝向环状盘402的圆周侧面具有三个沿圆周方向逐渐远离环状盘402的第一螺旋槽601，球头销7与第一螺旋槽601一一对应布置，球头销7的一端与第一螺旋槽601抵接，球头销7的另一端穿过销孔4021与斜齿轮2的齿槽204抵接；复位弹簧8套设于球头销7上。

如图3、图6和图11所示，第一螺旋槽601圆周阵列布置有三个，第一螺旋槽601、球头销7和销孔4021对应布置，每个第一螺旋槽601的侧面为阿基米德螺旋面，当球头销7位于第一螺旋槽601的一端时，球头销7与斜齿轮2的距离最远，当球头销7位于第一螺旋槽601的另一端时，球头销7与斜齿轮2的距离最近。旋转旋紧旋松盘6时，球头销7和环状盘402的周向位置不变，在第一螺旋槽601侧面的挤压作用下，球头销7逐渐靠近斜齿轮2，直至与斜齿轮2的齿槽204抵接。当反向旋转旋紧旋松盘6时，复位弹簧8使球头销7复位离开斜齿轮2，便于取出斜齿轮2。

复位弹簧8的安装：

如图6所示，销孔4021为阶梯孔，且销孔4021上朝向环状盘402内圆周面的一端直径小于朝向环状盘402外圆周面的一端直径，复位弹簧8位于销孔4021内，且复位弹簧8的一端与环状盘402抵接，复位弹簧8的另一端与球头销7抵接。也就是销孔4021内具有台阶，并且台阶的端面朝向旋紧旋松盘6方向，复位弹簧8抵在该端面上，复位弹簧8的另一端则伸出销孔4021与球头销7抵接，当球头销7与斜齿轮2抵接时，复位弹簧8收缩，当旋紧旋松盘6反向旋转时，复位弹簧8复位，并带动球头销7远离斜齿轮2表面。

在上述的旋紧旋松盘6与环状盘402的配合结构中，两者仅依靠球头销7连接，球头销7承受的扭矩力较大，且由于球头销7的一端悬空，因此无法完全保证旋紧旋松盘6的稳定，为了使旋紧旋松盘6与环状盘402相对旋转时更加稳定，避免旋紧旋松盘6上下晃动，在进一步的设计中，旋紧旋松盘6上朝向环状盘402的圆周侧面连接有若干限位套9，环状盘402的圆周外侧布置有若干适于限位套9插入的弧形槽4022，如图7和图9所示，弧形槽4022和限位套9分别沿周向阵列布置有三个，并且弧形槽4022与销孔4021依次交叉布置，限位套9在弧形槽4022内的运动轨迹即为旋紧旋松盘6的旋转轨迹，即弧形槽4022的圆心与旋紧旋松盘6的旋转中心共线，限位套9的设置可以较少球头销7受到的扭矩大小，同时对旋紧旋松盘6的旋转运动起到导向作用。更进一步的设计中，当分度圆201定位完毕后，需要将旋紧旋松盘6锁紧，为此，限位套9的中心设有螺纹孔，锁紧螺钉10穿过所述螺纹孔与弧形槽4022的内底面抵接。锁紧螺钉10与限位套9为螺纹配合，当三个球头销7与斜齿轮2的分度圆201抵接后，旋入锁紧螺钉10，直至锁紧螺钉10与弧形槽4022的内底面抵接，此时旋紧旋松盘6与环形盘锁紧。

当斜齿轮2加工时，斜齿轮2内侧受力方向与第一螺旋槽601的螺旋方向相反，也就是沿斜齿轮2受力方向上，第一螺旋槽601与斜齿轮2的距离逐渐减小，当斜齿轮2定位完毕后，球头销7位于第一螺旋槽601的一端，加工斜齿轮2内孔时，斜齿轮2在内侧切向力作用下具有旋转运动倾向，并带动球头销7挤压第一螺旋槽601的端部，球头销7不会反向运动松脱。锁紧螺钉10的设置则进一步避免旋紧旋松盘6旋转。

球头销7：

如图6、图12和图13所示，球头销7包括沿轴向依次连接的第一柱体701、第二柱体702、变径连接体703和球形端头704，第一柱体701的直径大于第二柱体702的直径，球形端头704与斜齿轮2的分度圆201接触，复位弹簧8套在第二柱体702上，且复位弹簧8的一端抵在第一柱体701的端面。球形端头704为球形结构，与斜齿轮2的齿槽204为点接触，第二柱体702可穿过销孔4021，球形端头704位于销孔4021的一端，第一柱体701位于销孔4021的另一端，复位弹簧8的两端分别抵在销孔4021的内部端面和第一柱体701上，第一柱体701的端部还可以设置橡胶帽，橡胶帽与第一螺旋槽601抵接，减少球头销7的磨损。

本发明所加工的斜齿轮2的螺旋角为30°，相对较大，不宜采用常规的滚柱(圆柱)在分度圆201上定位，同时该斜齿轮2的法向齿形角为15°，相对较小，再加上有变位系数，使得齿槽204较为狭窄，若采用滚珠(钢球)定位，滚珠直径虽然能使滚珠外公切圆的直径超过齿顶圆，但超出量太小(理论计算单向超出2.3mm)，所以无法采用常规的内孔套滚珠的方法定位。

为此本发明设计出了球头销7，为使三个球头销7同步地压向分度圆201而定位，在旋紧旋松盘6上设计制造了三条形状相同、位置均布的第一螺旋槽601，第一螺旋槽601的侧面为高精度的阿基米德螺旋面，以便通过旋转旋紧旋松盘6来定位压紧。

钩形压板11：

如图4、图5和图8所示，钩形压板11包括连接柱1101和压板本体1102，连接柱1101与拉杆3连接，连接柱1101沿夹持盘4的轴向穿过夹持盘4与压板本体1102固定，连接柱1101的外周面具有螺旋延伸的第二螺旋槽12，夹持盘4上具有适于插入第二螺旋槽12的限位销13。当限位销13位于第二螺旋槽12的一端时，压板本体1102压在斜齿轮2的分度圆201端面；当限位销13位于第二螺旋槽12的另一端时，压板本体1102位于斜齿轮2分度圆201的周向外侧。

连接柱1101为圆柱形结构，连接柱1101与拉杆3为转动连接，转动连接中心为连接柱1101的中心轴，压板本体1102与连接柱1101固定连接，第二螺旋槽12沿轴向螺旋延伸，由于夹持盘4为固定结构，因此当连接柱1101由拉杆3带动沿轴向运动时，连接柱1101在限位销13的作用下旋转，从而实现压板本体1102的移动和旋转。作为优选的，钩形压板11也设置有三个，且压板本体1102与固定支承钉5相互正对，分别夹在斜齿轮2的两端。

可以在夹具体1内设置连接盘14；如图10所示，连接盘14的中心与拉杆3连接，连接盘14的外周延伸出三个爪部与连接柱1101转动连接，连接柱1101与连接盘14仅具有周向相对运动，不具有轴向相对运动。拉杆3可以与气缸连接。

更进一步的设计中，如图8和图9所示，夹持盘4的端面固定有限位块403，限位销13位于限位块403上，压板本体1102与限位块403通过侧向圆弧面接触配合，且所述侧向圆弧面与连接柱1101同轴。当连接柱1101沿轴向移动并旋转时，压板本体1102也同步运动，压板本体1102运动过程中始终通过所述侧向圆弧面与限位块403贴合，使两者的接触面达到最大化，提高压板本体1102的强度。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“内”、“外”、“轴向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本说明书中，对所述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例中以合适的方式结合。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种斜齿轮分度圆定位磨内孔夹具，其特征在于：包括夹具体(1)和与夹具体(1)连接的端面定位组件、分度圆定位组件和夹持组件：

所述端面定位组件适于对斜齿轮(2)的大圆端面(203)进行平面定位；所述分度圆定位组件与斜齿轮(2)的分度圆(201)通过三点接触实现自定心；

所述夹持组件包括拉杆(3)和由拉杆(3)带动伸缩的至少两个钩形压板(11)，所述钩形压板(11)适于压在斜齿轮(2)的分度圆(201)另一端，且当所述钩形压板(11)远离所述斜齿轮(2)的端面时，所述钩形压板(11)能够周向旋转，以使钩形压板(11)位于斜齿轮(2)分度圆(201)的周向外侧；

所述夹具体(1)的轴向一端固定有夹持盘(4)，所述端面定位组件为固定于所述夹持盘(4)的轴向一端且沿圆周布置的三个固定支承钉(5)，所述固定支承钉(5)与斜齿轮(2)的分度圆(201)一端接触；

所述夹持盘(4)包含底盘(401)和环状盘(402)，所述固定支承钉(5)位于底盘(401)上；

所述分度圆定位组件包括旋紧旋松盘(6)、球头销(7)和复位弹簧(8)，所述旋紧旋松盘(6)套在所述环状盘(402)的外周，所述环状盘(402)上圆周布置有三个销孔(4021)，旋紧旋松盘(6)上朝向环状盘(402)的圆周侧面具有三个沿圆周方向逐渐远离所述环状盘(402)的第一螺旋槽(601)，所述球头销(7)与第一螺旋槽(601)一一对应布置，球头销(7)的一端与第一螺旋槽(601)抵接，球头销(7)的另一端穿过所述销孔(4021)与斜齿轮(2)的齿槽(204)抵接；所述复位弹簧(8)套设于所述球头销(7)上。

2.根据权利要求1所述的斜齿轮分度圆定位磨内孔夹具，其特征在于：所述旋紧旋松盘(6)上朝向环状盘(402)的圆周侧面连接有若干限位套(9)，所述环状盘(402)的圆周外侧布置有若干适于限位套(9)插入的弧形槽(4022)。

3.根据权利要求2所述的斜齿轮分度圆定位磨内孔夹具，其特征在于：所述限位套(9)的中心设有螺纹孔，锁紧螺钉(10)穿过所述螺纹孔与弧形槽(4022)的内底面抵接。

4.根据权利要求1所述的斜齿轮分度圆定位磨内孔夹具，其特征在于：所述销孔(4021)为阶梯孔，且销孔(4021)上朝向环状盘(402)内圆周面的一端直径小于朝向环状盘(402)外圆周面的一端直径，所述复位弹簧(8)位于所述销孔(4021)内，且复位弹簧(8)的一端与环状盘(402)抵接，复位弹簧(8)的另一端与球头销(7)抵接。

5.根据权利要求1所述的斜齿轮分度圆定位磨内孔夹具，其特征在于：所述钩形压板(11)包括连接柱(1101)和压板本体(1102)，所述连接柱(1101)与拉杆(3)连接，连接柱(1101)沿夹持盘(4)的轴向穿过夹持盘(4)与压板本体(1102)固定，所述连接柱(1101)的外周面具有螺旋延伸的第二螺旋槽(12)，所述夹持盘(4)上具有适于插入第二螺旋槽(12)的限位销(13)；

当所述限位销(13)位于第二螺旋槽(12)的一端时，所述压板本体(1102)压在斜齿轮(2)的分度圆(201)端面；当所述限位销(13)位于第二螺旋槽(12)的另一端时，所述压板本体(1102)位于斜齿轮(2)分度圆(201)的周向外侧。

6.根据权利要求5所述的斜齿轮分度圆定位磨内孔夹具，其特征在于：所述夹具体(1)的内部中空，且沿轴向贯通；

所述夹具体(1)内设有连接盘(14)；所述拉杆(3)和连接柱(1101)均与连接盘(14)连接。

7.根据权利要求4所述的斜齿轮分度圆定位磨内孔夹具，其特征在于：所述球头销(7)包括沿轴向依次连接的第一柱体(701)、第二柱体(702)、变径连接体(703)和球形端头(704)，所述第一柱体(701)的直径大于第二柱体(702)的直径，所述球形端头(704)与斜齿轮(2)的分度圆(201)接触，所述复位弹簧(8)套在第二柱体(702)上，且复位弹簧(8)的一端抵在第一柱体(701)的端面。

8.根据权利要求5所述的斜齿轮分度圆定位磨内孔夹具，其特征在于：所述夹持盘(4)的端面固定有限位块(403)，所述限位销(13)位于限位块(403)上，所述压板本体(1102)与所述限位块(403)通过侧向圆弧面接触配合，且所述侧向圆弧面与所述连接柱(1101)同轴。

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