周吉 辛明明 许妍
中国航发哈尔滨东安发动机有限公司 黑龙江省哈尔滨市 150066
摘 要: 齿轮轴端面分布的键槽具有尺寸精度高、位置度要求高的特点，而且一般键槽数量均大于1个，因此当在普通插床上加工时需要转动零件，现设计一套齿轮轴插槽夹具以满足使用要求和加工要求。同时通过更改部分结构可以实现多个键槽的加工。
关键词 : 插槽 分度盘 对称度
一 前言
1.1设计题目来源
一种零件齿轮轴端面上均匀分布2处槽，键槽对齿轮轴的对称度要求较高，零件的定位和键槽的对刀均与齿轮轴相关，键槽的位置度精度较高，车间普通插床设备回转精度低，不能满足零件键槽间的位置度要求，同时插床设备无对中功能，操作者目测加工的键槽相对零件回转中心的对称偏差较大，故现有设备无法满足零件加工需求。
因此，设计一套插槽夹具以满足零件尺寸位置要求。
1.2设计目的
1.2.1 能运用所学基本理论知识，正确解决工件在加工时的定位和夹紧过程中产生的问题，选择合理的方案，进行必要的计算，根据题意设计出符合优质、高效、低成本的夹具。
1.2.2学习正确的调查研究方法，收集相关资料，掌握正确的夹具设计思想、方法和手段，学会正确使用有关手册及其它技术资料。
1.2.3分析研究结构工艺性问题，提高结构设计能力，按零件的用途及工艺规范的要求确定合理的工装结构，使工件之间的相关尺寸由工装保证，而工装的形位公差及尺寸公差必须有严格的限制。
1.3本夹具功用
本夹具用于加工满足使用要求的轴类零件上的分布的键槽。
二 插槽夹具的设计
2.1插槽工序要求
一种零件中,以齿轮轴中非键槽端处轴中心为基准,加工另一端2处8.3±0.01键槽，要求键槽对基准轴线的对称度为0.02,X/Y向尺寸公差均为±0.01.
2.2插槽夹具的结构方案分析
2.2.1零件的定位与定向：
被加工的键槽与定位基准的对称度在0.02以内，定心为齿轮底部直径基准A，尺寸为φ30.2±0.005，此零件中键槽仅有两处键槽的位置度要求而无角向要求，因此不需角向销。在夹具的Y方向适合位置安装对刀块，测量对刀面至中心的实际值并标注。
夹具结构由手柄、底板、分度盘、对刀块、衬套、扳头、压板、插销及垫圈、螺母、螺钉、螺栓、圆柱销等组成。
零件上的2处键槽通过分度盘上的2处衬套孔与底板上的1处衬套孔来保证，转动分度盘，当分度盘上的衬套孔与底板上的衬套孔对应时，插入插销，确定零件的位置。当完成1处插槽时，通过手柄转动分度盘，使分度盘上的另外1处衬套孔与底板上的衬套孔对应，再插入插销，确定零件位置，完成第2处键槽的加工。
2.2.2零件的压紧：
当零件位置确定后通过垫圈、螺母、螺栓将压板压在零件上，同时螺栓旋入分度盘内，将零件压紧在分度盘上。压板采用快换结构，方便拆卸。
2.2.3插槽夹具工作原理
因需在齿轮轴顶部插出2处槽，而插床又无转动装置，因此夹具需要包含分度盘，将分度盘放置在底板上，在工作时，通过压板将底板压紧在机床上，通过转动分度盘来实现零件的分度，因此需要在底板与分度盘间放置衬套，衬套与分度盘为过盈配合、与底板间为过渡配合，以防止经常转动分度盘而造成分度盘与底板间的摩擦造成磨损。分度盘与底板均采用45#钢料。
在分度盘上放置2处衬套孔，以放置衬套，2处衬套间的位置关系与零件上2处键槽的位置关系相对应，同时在底板上放置1处衬套孔以放置衬套，通过压板、螺钉、螺母等将零件压紧在分度盘上，通过手柄转动分度盘，以此来带动零件的转动，将插销12插入分度盘上的一个衬套与底板上的衬套中，使其对中，此时零件位置确定，而底板与分度盘间通过螺钉11连接，通过扳头9拧紧螺钉11，以此固定底板与分度盘。
插槽刀通过对刀块确定X方向尺寸，因插槽刀具的刀宽即为槽宽，通过移动机床工作台确定所插槽在Y向距离，因此槽的位置便确定。当插完一个槽时，通过扳头松开螺钉11，使分度盘与底板分开，通过手柄转动分度盘，使分度盘上的另外一个衬套孔与底板的衬套孔重合，插入插销12，以此确定第二个槽位置。
2.2.4插槽夹具三维设计
传统的夹具设计，通常使用二维 CAD 技术，设计人员无法观测其三维结构，设计周期长、劳动量大、修改不便、效率低。运用UG强有力的工具进行三维造型设计，改变了传统夹具设计模式。其以加工件为基本件，采用自上而下装配建模与自下而上装配相结合的方式进行设计， 以三维造型为基础构建夹具实体模型，再运用UG软件二维转换功能，生成夹具的二维装配图和零件图，大大缩短了夹具设计与制造周期，减少重复劳动，提高工作效率，降低生产成本。
三．插槽夹具结构优化
3.1对刀块位置改进
原有的插槽夹具对刀块位置放置在分度盘上，当零件与分度盘转动时，对刀块一同旋转，此时，对刀块便于对刀功能。现将对刀块位置由分度盘上优化至底板上，当分度盘与零件旋转时，对刀块不与其一同旋转，此时方便二次对刀。
3.2降低分度盘与底板间磨损的结构优化
3.2.1优化分度盘结构
在分度盘与底板的接触面上增加空刀，使分度盘与底板的接触面减小，降低磨损。
3.2.2添加轴承
当分度盘转动时，分度盘与底板间为干摩擦，虽然放置衬套，但是当多次使用后，易造成夹具零件的尺寸不符合要求或分度盘转动干涉，因此采用轴承替换衬套的方式避免发生干摩擦，提高夹具的耐久性。
优化后的夹具结构如图所示
四．结束语
插槽夹具结构简单、调整方便、对刀容易，既可用于单键槽，又可用于双键槽，当键槽分布较多时，可通过在分度盘上增加对应的衬套孔便可实现多键槽的加工。零件键槽截面对称度误差可达到0.02mm，由于键槽对称误差还包含长度方向对称度，因此，在应用时还应在零件加工工艺、插床工作面移动精度、对零件轴线平行度的校正等方面采取措施，使插销平稳，减小键槽长度方向的对称度误差，从而保证零件键槽的对称度。希望通过上述插槽夹具的设计，为大家提供一个可参考的结构。通过改进设计出更合理的插槽夹具结构形式。
参考文献
1.<<机械工程材料手册>> 机械工业出版社 2003年1月出版
2.<<机械设计手册>> 化学工业出版社 2002年9月出版
3.<<机床夹具设计>> 机械工业出版社 1984年6月出版
4. <<机床夹具设计>> 上海科技出版社 1980年8月出版