离合器内轴磨削精度控制的研究

离合器内轴磨削精度控制的研究

柏松涛 丛玉林 刘经纬

中国航发哈尔滨东安发动机有限公司，黑龙江省哈尔滨市， 150000

摘要：

离合器内轴是发动机的重要零件，针对离合器内轴尺寸精度及位置精度的技术要求，对工装结构的定位、定向、夹紧结构的方案进行了严格的分析和论证，确定采用同轴度为φ0.002的顶尖及拨叉机构作为定位基准和旋转机构，分度机构采用高精密分齿盘结构。同时为了保证磨削后的尺寸公差，在工装上设计了高精密的测量平台，加工后进行装夹状态下的测量，保证了磨削后的尺寸精度的工艺稳定性，工装进行了试验件的加工，磨床夹具加工后的零件产品在尺寸和形位公差都达到稳定的精度要求，平面分度高精度磨床夹具在其它的设计过程中得到推广和运用。

关键词：

高精密分齿盘、测量平台、快速装夹旋转定位机构

前 言

离合器主要由离合器内轴、离合器外轴、14个圆柱滚子、滚子保持架及保持架复位机构（包括2根弹簧、弹簧压板等）构成。离合器内轴的工作部位由14个小平面组成，平面内靠近一端开有凹槽，不工作时滚子位于长平面上靠近凹槽位置。离合器内轴的小端通过一个滚子轴承支撑在离合器外轴上，离合器内轴的大端通过一个球轴承支撑在球型支架上，球型支架直接固定在主减速器壳体上。这两个轴承仅仅起到支撑离合器内轴的作用，并不承受轴向力。

1、磨床夹具的设计目的

1.深入研究平磨机床，并认真研究，减少零件超差率，提高产品合格率。

2.夹具有良好的结构工艺性和方便操作的有利条件，减轻工人劳动强度，保障操作安全和便于工人掌握复杂或精密工件的操作。

2、零件结构及尺寸精度分析

离合器内轴平面磨削工序是零件过程中的关键工序，此工序加工离合器内轴14处平面均布等距不大于0.01，距离轴线等距不大于0.01，加工前找正一处平面不大于0.002。加工精度极高，难以保证尺寸精度和位置精度，因此，如何通过合理的、科学的工装结构是解决问题的关键。

3、拼装组合夹具的工作原理

工装在没有投入使用之前，离合器内轴14面的磨削是通过组合拼装夹具实现的，分析在加工过程中产生如下问题：

组合夹具结构是采用水平和垂直放置的两块基础板拼装成弯板结构，长螺栓中心压板的压紧方式。由于零件属于细长轴，零件及定位、压紧装置呈悬臂状态，如果在零件下增加V型垫块作为辅助支撑，在旋转分度过程中会产生一定的累计误差，在工件加工过程中出现明显的振动，造成零件尺寸和形位公差的超差；分度机构各采用旋转圆盘上一组均匀分布的孔，通过与基础板的连接分度，加工后的零件在均布上和尺寸精度上都难以满足技术要求。因此，为了减小零件的超差，在试加工过程中不断调整零件变形偏移量，纠正加工过程中造成的累计误差，工期长，工人劳动强度大，适用与小批量零件的加工。

4、磨床夹具的设计方案分析

4.1零件的加工精度和工艺性分析

分析被加工零件的加工精度和工艺性的目的，是要决定工件需要加工的工步次数，以帮助确定工件的安装次数、工件在每次安装中的定位以及进行哪些工步的加工等。通过系统分析及优化设计，分析影响零件尺寸公差和形位公差主要技术参数有几个方面：

1. 零件本身精度

由于车削的工件为细长套筒类薄壁类零件，该工件在加工过程中，顶尖孔的加工精度（包括同轴度及表面光度的加工精度）较高，用精度较高的两个顶尖孔作为定位基准，采用找正检验棒调试夹具精度合格后，装夹零件后可以消除定位误差的影响。

2. 零件与工装的相对稳定性

产品零件本身体积较大、质量较轻，相对于加工后的状态来说零件自身稳定性不够，所设计工装应在方便实用的同时提高加工状态的稳定性，保证零件技术要求。

3. 在常规思路的工装结构中，可以通过减少切削余量等办法，也可以控制加工过程中的尺寸变化。

4. 定位部分制造公差应该在严格的范围内，保证定位精度尽可能精确，减少零件定位误差引起的零件超差。

5. 采用检验棒找正调整工装加工前的精度，减少工装误差造成的产品超差。

6. 采用粗精加工的加工方式，粗加工夹紧工件，较大切削进给量；在精加工过程中采用减小切削余量的方式，减少进刀量，能够满足工件的精度要求。

7. 零件属于薄壁细长轴类零件极易产生装夹变形，因此需要柔性装夹的方式，我们采用弹性顶紧结构，尾座顶尖顶紧的夹紧方式。

4.2可行性方案的分析确定

4.2.1定位压紧方式的选择：

对于轴类薄壁零件，在机械加工过程中受到各种外在因素的影响（包括装夹力、切削力等等）会严重造成工件尺寸公差的超差，按照工艺技术规范与工艺基准重合的原则采用前顶尖拨叉机构定位，减少定位误差，获得最大加工允差，降低夹具的制造精度。活动尾顶尖弹性锁紧确保零件在切削加工中的强度和刚性，减少定位系统的变形，力求使定位元件不受力。确保定位顶尖具有较高的尺寸精度、配合精度、硬度和适中的表面粗糙度，具有良好的耐磨性，以长期保持夹具的定位精度。

4.2.2定向方式的选择：

零件定向基准为零件结构及尺寸精度分析，保证零件便捷安装设计成铰链式平板结构，平板上加工导向斜孔，插棒通过导向孔与零件的孔引导的定向方式。

4.2.3分度机构的选择：

分度机构由杠杆、分齿盘、插销、弹簧、导向块支架、手轮组成。它的工作原理：当垂直按压杠杆手柄时，插销从分齿盘推出，旋转手轮转轴带动分齿盘转动一个齿的角度后，抬起杠杆，插销沿着导向块移动与分齿盘精密配合，完成零件一个平面的分度，磨削一个平面之后，重复循环操作14次，实现14个平面的磨削加工。

4.2.4 零件磨削面的测量方式：

测量平台在零件加工过程中进行测量，这类检验测具大多用于加工轴类零件。离合器内轴在夹具上磨削完成一个平面，需要测量被加工面相对于基准的距离尺寸，通常情况下，零件的测量是在专门的检验测具上完成，零件要从夹具上拆卸下来，测量之后重新安装到夹具上，因为零件有14个磨削平面，为减少零件的多次安装误差，在底座上固定了测量平台，因此，磨床夹具具备检验测具的基本结构（定位、夹紧、测量、辅助四部分），磨床夹具同样可以作为检验夹具使用。

5结束语

本设计装置保证了磨削后的尺寸精度的工艺稳定性，工装进行了试验件的加工，磨床夹具加工后的零件产品在尺寸和形位公差都达到稳定的精度要求，平面分度高精度磨床夹具在其它产品的设计过程中得到推广和运用。

6参考文献

1.巩云鹏、田万禄等主编《机械设计》沈阳：东北大学出版社。

2.顾崇衔主编《机械制造工艺学》第三版西安：陕西科学技术出版社。