内花键锥度可涨芯轴的制作方法

本实用新型涉及一种内花键锥度可涨芯轴，属于夹具技术领域。

背景技术：

有些齿轮，例如变速箱换挡齿轮、工程机械输出齿轮等，齿轮上包括外齿和内花键，为保证齿轮传动过程的平顺性，对内花键与外齿同轴度要求较高。齿轮的工艺路线一般为：锻造-正火-车削-滚齿-拉削内花键-渗碳淬火-磨削外齿。为保证同轴度要求，磨削外齿夹具的定位精度必须高。目前一般采用外花键定位，内外花键存在定位间隙。磨齿时外齿与内花键之间会出现“几何偏心”的问题，从而导致磨齿加工后，外齿与内花键同轴度超差，无法满足使用要求。并且磨削力完全靠端面摩擦力抵消，加工过程存在位移的风险。因此需要设计一种夹具方案，可以消除这种间隙，还需操作便捷，重复使用可靠性高，满足大批量生产的需求。为解决该问题，专家们提出过多种方案，1、增大夹具外花键尺寸，夹具与工件采用过渡配合，这种方法减少甚至消除定位间隙，改善同轴度，但夹具装卸困难，夹具花键磨损后，无法满足要求；2、设计花键可涨芯轴，采用滑套结构，通过螺母压紧多个滑块移动，进行定心，对滑块制造精度一致性要求高，若某个滑块尺寸与其他不一致，无法保证定位精度，并且滑块需要使用钢丝锁紧，制造困难。

技术实现要素：

根据以上现有技术中的不足，本实用新型要解决的技术问题是：为解决上述问题之一，提供一种内花键锥度可涨芯轴，用于齿轮的磨齿工序，通过涨紧齿轮内花键的形式，消除定位间隙，保证同轴度要求。

本实用新型所述的内花键锥度可涨芯轴，其特征在于：包括芯轴、涨套、十字垫圈、小锁紧螺母和大锁紧螺母，芯轴的两端均开设有中心孔，芯轴的左端螺纹连接有小锁紧螺母，芯轴的中部套设有涨套，芯轴的右端螺纹连接有大锁紧螺母，涨套与小锁紧螺母之间的芯轴上套设有十字垫圈，十字垫圈的一侧与小锁紧螺母相抵，十字垫圈的另一侧与涨套的一端端面相抵。

所述芯轴包括轴头段、前外螺纹部段、圆锥段、定径段、后外螺纹部段、轴尾段，轴头段的右端连接前外螺纹部段，前外螺纹部段的右端连接圆锥段的小径端，圆锥段的大径段连接定径段，定径段的右端连接后外螺纹部段，后外螺纹部段的右端连接轴尾段，轴头段、前外螺纹部段、圆锥段、定径段、后外螺纹部段、轴尾段同轴设置，且一体成型，小锁紧螺母与前外螺纹部段螺纹连接，十字垫圈套设在前外螺纹部段外侧，大锁紧螺母与后外螺纹部段螺纹连接，涨套套设在圆锥段的外侧。

所述涨套包括套体、外花建、锥形孔和四周槽，套体上开设有四周槽，套体的外壁上设置有外花建，套体的中心具有与圆锥段配合的锥形孔。

所述内花键锥度可涨芯轴，还包括导向键，圆锥段上开设有导向键槽A，套体的内壁上开设有导向键槽B，导向键的上部置入导向键槽A内，导向键的下部置入导向键槽B内。

所述十字垫圈用于压紧涨套，十字垫圈两端有十字交叉的圆弧面，使用时压紧力集中，自锁性好，当小锁紧螺母和涨套面略有不平行时，可以自适应。

所述四周槽沿套体对称切开，长度小于套体总长，即可保证其完成性，又便于外花建涨开，保证涨紧过程为弹性变形。

所述芯轴，材料20Cr，渗碳淬火处理，硬化层1.1mm以上，硬度HRC58-64。

所述涨套，材料65Mn，淬火处理，硬度HRC47-54。

所述轴尾段两侧铣平面，使用卡钳，夹紧铣扁一端，便于齿轮装卸。

所述十字垫圈，材料45钢，调质处理。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

通过本实用新型所述的内花键锥度可涨芯轴，夹具可消除定位间隙，保证齿轮同轴度，并且结构简单、操作方便，涨套为弹性变形，精度重复性好，可用于大批量的齿轮生产中。小锁紧螺母用于压紧涨套，另一个较大的大锁紧螺母用于卸下被加工的齿轮，不需要敲击，避免损坏工件和工装。

附图说明

图1为本实用新型的装配图；

图2为本实用新型剖视图；

图3为芯轴的结构放大示意图；

图4为涨套的结构放大示意图；

图5为导向键的结构放大示意图；

图6为十字垫圈的结构放大示意图；

图7为小锁紧螺母的结构放大示意图；

图8为大锁紧螺母的结构放大示意图；

图9为待加工工件的结构示意图。

图中：1、芯轴 1.1、轴头段 1.2、前外螺纹部段 1.3、圆锥段 1.4、定径段 1.5、后外螺纹部段 1.6、轴尾段 1.7、导向键槽A 2、涨套 2.1、套体 2.2、外花建 2.3、锥形孔 2.4、四周槽 2.5、导向键槽B 3、导向键 4、十字垫圈 5、小锁紧螺母 6、大锁紧螺母。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步描述：

以下通过具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不用以限制本实用新型，凡在本发明精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

实施例一

如图1-8所示，所述内花键锥度可涨芯轴，包括芯轴1、涨套2、十字垫圈4、小锁紧螺母5和大锁紧螺母6，芯轴1的两端均开设有中心孔，芯轴1的左端螺纹连接有小锁紧螺母5，芯轴1的中部套设有涨套2，芯轴1的右端螺纹连接有大锁紧螺母6，涨套2与小锁紧螺母5之间的芯轴1上套设有十字垫圈4，十字垫圈4的一侧与小锁紧螺母5相抵，十字垫圈4的另一侧与涨套2的一端端面相抵。

本实施例中，所述芯轴1包括轴头段1.1、前外螺纹部段1.2、圆锥段1.3、定径段1.4、后外螺纹部段1.5、轴尾段1.6，轴头段1.1的右端连接前外螺纹部段1.2，前外螺纹部段1.2的右端连接圆锥段1.3的小径端，圆锥段1.3的大径段连接定径段1.4，定径段1.4的右端连接后外螺纹部段1.5，后外螺纹部段1.5的右端连接轴尾段1.6，轴头段1.1、前外螺纹部段1.2、圆锥段1.3、定径段1.4、后外螺纹部段1.5、轴尾段1.6同轴设置，且一体成型，小锁紧螺母5与前外螺纹部段1.2螺纹连接，十字垫圈4套设在前外螺纹部段1.2外侧，大锁紧螺母6与后外螺纹部段1.5螺纹连接，涨套2套设在圆锥段1.3的外侧；所述涨套2包括套体2.1、外花建2.2、锥形孔2.3和四周槽2.4，套体2.1上开设有四周槽2.4，套体2.1的外壁上设置有外花建2.2，套体2.1的中心具有与圆锥段1.3配合的锥形孔2.3；所述还包括导向键3，圆锥段1.3上开设有导向键槽A1.7，套体2.1的内壁上开设有导向键槽B2.5，导向键3的上部置入导向键槽A1.7内，导向键3的下部置入导向键槽B2.5内；所述十字垫圈4用于压紧涨套2，十字垫圈4两端有十字交叉的圆弧面，使用时压紧力集中，自锁性好，当小锁紧螺母5和涨套2面略有不平行时，可以自适应；所述四周槽2.4沿套体2.1对称切开，长度小于套体2.1总长，即可保证其完成性，又便于外花建2.2涨开，保证涨紧过程为弹性变形；所述芯轴1，材料20Cr，渗碳淬火处理，硬化层1.1mm以上，硬度HRC58-64；所述涨套2，材料65Mn，淬火处理，硬度HRC47-54；所述轴尾段1.6两侧铣平面，使用卡钳，夹紧铣扁一端，便于齿轮装卸；所述十字垫圈4，材料45钢，调质处理。

本具体实施方式的工作原理：内花键锥度可涨芯轴包括：芯轴、涨套、导向键、十字垫圈、小锁紧螺母、大锁紧螺母。

芯轴为主要部件， 1、两端中心孔，用于安装在磨齿机上；2、两处外螺纹，用于安装锁紧螺母，小锁紧螺母用于压紧涨套，另一个较大的大锁紧螺母用于卸下被加工的齿轮，不需要敲击，避免损坏工件和工装；3、外锥，用于和涨套内锥配合，通过旋转锁紧螺母，压迫涨套沿外锥移动，强制涨开外花键；4、导向键槽，固定涨套与其相对位置，保证齿轮安装和磨削时不旋转，便于夹具制造和使用，并在磨齿时承担部分磨削力；5、一端铣扁，便于齿轮装卸。

涨套用于连接齿轮和芯轴，1、外花键，与齿轮配合；2、内锥，与外锥配合；3、导向键槽，用于导向；4、四周槽，沿涨套对称切开，长度小于涨套总长，即可保证其完成性，又便于花键涨开，保证涨紧过程为弹性变形。

十字垫圈，用于压紧涨套，垫圈两端有十字交叉的圆弧面，使用时压紧力集中，自锁性好，当螺母和涨套面略有不平行时，可以自适应。

锁紧螺母，用于压紧涨套和卸下齿轮。

夹具使用步骤：1、将芯轴垂直放置，使用卡钳，夹紧铣扁一端；2、安装导向键于槽内；3、安装涨套；4、安装被加工齿轮；5、安装十字垫圈；6、安装锁紧螺母，并使用扳手逐渐旋紧，待涨套外花键与齿轮内花键完全接触后，停止；7、磨削后按相反步骤拆卸。

夹具的制造方法：芯轴，材料20Cr，渗碳淬火处理，硬化层1.1mm以上，硬度HRC58-64，工艺路线：锻造-正火-打中心孔-粗车外圆-铣键槽-渗碳淬火-研中心孔-车螺纹-磨外圆。

涨套，材料65Mn，淬火处理，硬度HRC47-54，工艺路线：棒料切断-正火-粗车内孔-半精车内孔和外圆-滚花键-淬火、回火-线切割槽-磨内孔-磨花键。最后磨花键工序涨套与芯轴安装后配磨，通过导向键限定了涨套和芯轴的相对位置，涨套每次安装使用，均为配磨的位置。这样保证涨套精度，减少制造难度。

十字垫圈，材料45钢，调质处理，工艺路线：切断-正火-粗车-调质-精车-铣圆角。锁紧螺母和导向键均按国标制造。

相关术语解释

齿轮：轮缘上有齿能连续啮合传递运动和动力的机械元件。花键：在圆周上由多个凸起和凹槽构成的周向联接结构，为多齿零件，在内圆柱表面上的花键为内花键，在外圆柱表面上的花键为外花键。夹具：机械制造过程中用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受施工或检测的装置。同轴度：表示两个轴线保持在同一直线的状况，即通常所说的共轴状况。同轴度公差是被测实际轴线相对于基准轴线所允许的最大变动量。锥度：锥度是指圆锥的底面直径与锥体高度之比，如果是圆台，则为上、下两底圆的直径差与锥台高度之比值。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征以及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。