用于太阳轮轴加工的新工装夹具

用于太阳轮轴加工的新工装夹具□宋杰太重煤机有限公司 重型减速机公司 山西太原 030032摘 要：分析了太阳轮轴常规加工方法及其优缺点、，并针对缺点设计了 一种新的太阳轮轴加工工装夹具。

介绍了新工装夹具的结构和原理，并给出了新工装夹具的应用效果与推广价值。

关键词：太阳轮轴加工夹具中图分类号:TH122 文献标志码:A 文章编号：1000-4998(2019)01-0066-03Abstract : The conventional machining method of the sun gear axle and its advantages & disadvantageswere analyzed , and a new fixture for processing of sun gear axle was designed against the disadvantages. The structure and principle of the new fixture were introduced , and the application performance and promotion value of the new fixture were given.Key Words : Sun Gear Axle Processing Fixture1太阳轮轴常规加工方法在行星减速机中，太阳轮轴数量多，材料采用低碳 合金钢，价格较高，且加工工序较多，其加工一直是生 产过程中的关键点。

太阳轮轴经渗碳淬火后，由于热处理变形较大，热处理后有一道磨齿工序，用于获得高 精度的齿轮。

太阳轮轴常规加工工艺路线为：下料、锻 造、粗车、探伤、调质、半精车、滚齿、渗碳、车削、淬火、车削、外磨、铳花键、磨齿。

太阳轮轴一侧为花键，另一侧为渐开线圆柱齿轮。

磨齿时，中心孔定位，用磨齿夹板夹持花键端，拨盘拨动磨齿夹板，使工件转动。

磨齿夹板如图1所示。

在加工中发现，由于太阳轮轴普遍较短，即使使用直径最小的砂轮，磨齿时砂轮也会与磨齿夹板产生干 涉，无法顺利退刀，如图2所示。

太阳轮轴\ W收稿日期：2018年8月©—e]▲图1磨齿夹板▲图2砂轮与磨齿夹板干涉2改进后加工方法对工艺进行改进，磨齿时为保证砂轮顺利退刀，对于总长150-280 mm 之间的太阳轮，增加工艺加长50〜70 mm,在所有工序完成之后，再车去工艺加长。

改 进后加工情况如图3所示。

所研究的太阳轮轴总长为276 rrnn,磨齿时工艺加长为090 mmx45 mm,由于加长部分外径比花键外径小，因此可以使用较小的磨齿夹板。

由图3可以看出， 在增加工艺加长后，砂轮不再与磨齿夹板干涉，能够顺利退刀，完成加工。

由此，改进后太阳轮轴加工工艺路线为：下料、锻I® 2019,57(1)机械制造总第653期曲占造、粗车、探伤、调质、半精 车、滚齿、渗碳、车削、淬火、车削、外磨、铳花键、磨 齿、车工艺加长。

采用增加工艺加长的方法，很好地解决了砂轮 与磨齿夹板干涉的问题。

这一方法被绝大多数齿轮生产工厂认可并使用，是现有的比较成熟与实用的 方法。

但是，这种方法的缺点也很明显，由于存在工艺加长，材料利用率必然降低。

而且，由于工艺加长较短，锻造时无法单独锻出，需要与花键外圆锻造尺寸一 致，这样会使成本大大增加。

为此，新设计一个合理的工装夹具显得非常重要。

3新工装夹具的设计笔者对改进后的太阳轮轴加工方法进行分析，发现这种方法之所以可行，是因为两点：① 由于有工艺 加长，增大了磨齿夹板和砂轮中心的垂直距离；②工 艺加长直径比花键外圆小，使用的磨齿夹板也比原来的小，相当于增大了磨齿夹板和砂轮中心的水平距离。

于是重做了磨齿夹板，使外圆直径尽可能小，同时厚度也适当减小。

但由于现有磨齿夹板结构单一，这种方法 只能满足一两种太阳轮轴的加工，对大部分太阳轮轴 而言并不适用。

最终通过研究，发现可以将磨齿夹板由外圆固定变为端面固定，从而设计出新工装夹具，如图4、图5所示。

新工装夹具磨齿夹板由外圆装夹改为端面装夹，位置下移20〜30 mm 。

由于改变了装夹方式，磨齿夹板▲图4新工装夹具的直径不受花键外圆 的限制，可进一步减小，位置可向内移20- 30 mm o这两个改进增大 了磨齿夹板和砂轮中心的垂直距离与水平距离。

4新工装夹具的应用确认有五种规格的太阳轮轴头笔者单位生产的 行星减速机现有20 种型号太阳轮，统计所有花键轴头尺寸后， 尺寸太小，无法基于新工装夹具加工。

其余太阳轮根据 轴径大小设计了三种规格的新工装夹具，这三种规格新工装夹具的主要区别是三个通孔的中心距不同，分 另U 为 </>45 mm A </>70 mm N </>110 mm o使用新工装夹具时，只需要在渗碳、车削之后增加 一步钻的工序，根据夹具三个通孔的中心距，在花键一侧端面钻攻三个螺纹孔，用螺栓将太阳轮轴与新工装 夹具固定，顶尖从中间的孔穿过，顶住工件，由原来的外圆装夹改为端面装夹。

新工装夹具装夹方式相比原 工装稍复杂，但是实用性更强。

使用新工装夹具后，太阳轮轴加工工艺路线改为:下料、锻造、粗车、探伤、调 质、半精车、滚齿、渗碳、车削、钻孔、淬火、车削、外磨、 铳花键、磨齿。

5应用效果5.1 经济效益除少数长度极短的太阳轮轴仍需要采用增加工艺加长的方法外，新设计的工装夹具适用于大多数太阳轮轴，材料利用率得到了提高，成本大大降低。

以JS200SD 太阳轮为例，采用工艺加长和使用新工装夹具时的半精车分别如图6、图7所示。

笔者单位购买毛坯按锻件质量进行结算。

通过半 精车尺寸计算锻坯尺寸，对两种工艺的锻件尺寸及质 量进行对比。

增加工艺加长，尺寸为</>160 mmx211 mm +0173 mmxl68 mm,质量为64.3 kg 。

使用新工装夹具，尺寸为</>160 mmxl36 mm +0173 mmx 168 mm,质量为 51.9kg o 可见，单件节约质量12.4 kg o 太阳轮轴材料为 20Cr2Ni4,单价为16.2元/kg,单件可节约成本200.88元。

工时影响已可略去不计。

依据材料定额作节约成本统计:JS200SD 太阳轮曲關机械制造总第653期2019,57(1)▲图6采用工艺加长半精车X 7^--/▲图7采用新工装夹具半精车单件节约12.4 kg,ZJS757太阳轮单件节约4 kg,ZJS74太阳轮单件节约12 kg,JS315太阳轮单件节约11 kg,ZJS735太阳轮单件节约11 kg 。

采用新工装夹具后，太 阳轮轴材料定额单件节省原有质量的15%~20%。

以企业每年仅生产一个JS 系列的减速机150余台，太阳轮轴一个零件节约200元计，每年节约材料费 可达3万元，新设计工装夹具带来的经济效益很可观。

5.2 推广价值除矿用减速机外，笔者单位还承接采煤机带齿件 的加工。

由于采煤机齿轴的长度普遍较短，大多需要增加工艺加长，因此已尝试将新工装夹具应用到有工艺 加长的齿轴上，成功地对齿轴工艺进行了改进。

2017年，笔者单位承接采煤机带齿件2 000余件，其中可应 用新工装夹具的齿轴、太阳轮轴共550余件，共节约成本10余万元。

通过对矿用减速机和采煤机中较短的太阳轮轴、齿轴进行工艺改进，确定了新工装夹具的应用范围：对 于需要加长的太阳轮轴、齿轴而言，只要砂轮退刀位置到工作台的距离比砂轮半径大20 mm 以上的，一般都 可以使用新工装夹具。

由于各工厂磨齿机顶尖长度、砂轮直径各不相同，适用的太阳轮轴、齿轴也各不相同， 但是，总体而言，除特别短的轴外，新设计的工装夹具基本上都适用于原本需要加长的轴。

6结论新设计的工装夹具不但能够提高加工效率，而且 可以大幅降低生产成本。

新工装夹具虽然简单，但应用范围较广，具有极好的推广应用价值。

随着装夹方式的改变，新工装夹具不仅适用于磨齿机，而且在一些特殊 情况下还适用于外圆磨床。

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(编辑绍文)I+ 无锡太湖国际机床展3月举行; 由中国国际贸易委员会、江苏三角洲国际会展有限公+司、无锡太湖国际博览中心联合承办的2019中国无锡太湖 t 国际机床展将于2019年3月7日在无锡太湖国际博览中 ；心拉开序幕。

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t(本刊)2019,57(1)机械制造总第653期。