可調(diào)式芯軸座的設(shè)計與應(yīng)用

設(shè)計了一種用于機(jī)械加工設(shè)備定位芯軸安裝的可調(diào)式芯軸座，其安裝在夾具本體表面中心位置，可以根據(jù)不同規(guī)格的輪轂輪輞深度上下調(diào)整，并在鎖緊螺釘作用下鎖緊。導(dǎo)向頂絲起到防止可調(diào)式芯軸座脫離底座的作用，并能防止可伸縮導(dǎo)柱在調(diào)節(jié)高度時轉(zhuǎn)動。該芯軸座在使用中可以很好地滿足輪轂的定位精度要求，并且對操作人員的技術(shù)要求不高，性能比較穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單可靠，制造成本低。1

序言芯軸在機(jī)械加工領(lǐng)域是一種比較常見的用于夾具上徑向定位被加工零件的定位元件，特別在輪轂加工領(lǐng)域，芯軸定位是不可或缺的一種定位方式，在使用時往往需要選擇與被加工輪轂定位基準(zhǔn)孔直徑大小相匹配的芯軸，因不同型號的輪轂輪輞深度均不相同，即便是相同直徑的芯軸也需要配備多個不同高度尺寸的，從而導(dǎo)致加工現(xiàn)場需要配備多種相同直徑不同高度的定位芯軸（見圖1），這既增加了制造成本又給夾具管理帶來了困難，時常在更換輪型時出現(xiàn)準(zhǔn)備芯軸高度不合適的情況，這給更換輪型安裝夾具帶來很大困擾。芯軸的使用離不開和機(jī)床銜接固定的連接件——芯軸座。目前，在輪轂機(jī)械加工單元，芯軸座有兩種結(jié)構(gòu)：一種是固定式芯軸座，高度不可調(diào)，在使用時只能依據(jù)輪轂不同的輪輞深度選用不同高度的芯軸，即使輪轂的定位基準(zhǔn)孔直徑相同，也需要更換高度相匹配的芯軸；而另一種芯軸座在結(jié)構(gòu)上是可調(diào)式芯軸座（見圖2），可在設(shè)計上忽略機(jī)床在機(jī)械加工過程中的惡劣工況，調(diào)節(jié)高度是依靠旋轉(zhuǎn)小齒輪帶動可伸縮導(dǎo)柱進(jìn)行移動，可伸縮導(dǎo)柱的齒條上很容易粘上切屑和油泥，調(diào)節(jié)時齒輪、齒條極易卡屑，高度調(diào)節(jié)極不方便，費時、費力，且調(diào)節(jié)后芯軸的定位精度很難保證，耽誤更換輪型的效率。因此，在芯軸座結(jié)構(gòu)設(shè)計方面首先要考慮定位剛性，其次操作要簡單，調(diào)節(jié)方便，同時要保證調(diào)節(jié)之后的定位精度。圖1相同直徑不同高度的芯軸a）實物b）二維圖圖2原有可調(diào)式芯軸座由于目前的芯軸座不能滿足現(xiàn)有的生產(chǎn)需求，相同直徑不同高度的定位芯軸種類繁多，增加了制造成本，且影響更換輪型的效率，因此發(fā)明了一種高度可調(diào)式結(jié)構(gòu)芯軸座，該定位芯軸座可以根據(jù)不同規(guī)格產(chǎn)品輪輞深度的不同，在一定范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)芯軸高度，以達(dá)到芯軸定位高度的要求，通過使用該種類型的芯軸座能夠在實際應(yīng)用生產(chǎn)中達(dá)到便于調(diào)節(jié)芯軸高度，且調(diào)整后能夠保證穩(wěn)定的定位精度的目的。2

可調(diào)式芯軸座的設(shè)計以及使用2.1可調(diào)式芯軸座的設(shè)計技術(shù)方案本文設(shè)計的可調(diào)節(jié)高度的芯軸座（見圖3）主要包括軸座本體（上半部分單側(cè)橫向、縱向切割開口，為彈性套設(shè)計）、可伸縮導(dǎo)柱、可調(diào)螺桿、導(dǎo)向頂絲、導(dǎo)柱彈性側(cè)固鎖緊螺栓、擋片和聯(lián)接螺釘?？烧{(diào)螺桿的螺紋部分設(shè)計為T24×4mm螺紋，可有效節(jié)約調(diào)整工裝的時間。該芯軸座的可伸縮導(dǎo)柱內(nèi)置T24×4mm螺紋，與可調(diào)螺桿螺旋裝配。可調(diào)螺桿底端穿過本體底部，高出軸座本體底部止口0.2mm，用螺釘將擋片固定在可調(diào)螺桿端部?？烧{(diào)螺桿裝在軸座本體底部止口，上有凸臺，下有擋片，限制了上下移動。在可調(diào)螺桿旋轉(zhuǎn)時，可伸縮導(dǎo)柱依靠螺旋副傳遞運動，可根據(jù)不同型號輪轂的輪輞深度而上下移動，并在鎖緊螺栓作用下鎖緊，導(dǎo)柱鎖緊結(jié)構(gòu)采用彈性側(cè)固結(jié)構(gòu)鎖緊設(shè)計，這種鎖緊結(jié)構(gòu)可以完好地保持可伸縮導(dǎo)柱圓心精度不變。導(dǎo)向螺釘起到調(diào)節(jié)可伸縮導(dǎo)柱上下直線移動，防止可調(diào)芯軸座圓周方向轉(zhuǎn)動的作用，其組合方式是：軸座本體和可伸縮導(dǎo)柱小間隙配合H7/h6[2]，可調(diào)螺桿和可伸縮導(dǎo)柱旋合，可調(diào)螺桿底端穿過本體底部，用擋片（擋片可以使用青銅材質(zhì)，防止底部進(jìn)水產(chǎn)生銹蝕，還可增加O形密封圈解決進(jìn)水腐蝕問題）和螺釘聯(lián)接。工件加工時定位與安裝方式示意如圖4所示。圖3可調(diào)節(jié)芯軸座裝配示意圖4工件加工時定位與安裝方式示意2.2可調(diào)式芯軸座的使用整體操作步驟為：在組裝芯軸座時，所有配合部位涂抹鋰基潤滑脂，鋰基潤滑脂的抗水性能、防銹性能和潤滑性能較好，可以很好地潤滑、保護(hù)和密封芯軸座各部件。組裝好的芯軸座通過6個螺栓孔固定在夾具本體的中心位置。實際使用時，首先拆除所需要更換的定位芯軸，將芯軸安裝止口擦拭干凈，把準(zhǔn)備好的與輪轂基準(zhǔn)孔直徑相吻合的定位芯軸止口位置擦拭干凈，然后對準(zhǔn)可調(diào)芯軸座安裝止口平行地放置上去，先不放芯軸緊固螺栓，先將2個導(dǎo)柱鎖緊螺栓松開，再選用8mm內(nèi)六角扳手，從芯軸螺栓孔及可伸縮導(dǎo)柱的上方伸入可調(diào)螺桿六方孔內(nèi)，通過扭動扳手可調(diào)螺桿自轉(zhuǎn)即可實現(xiàn)導(dǎo)柱的伸縮運動，根據(jù)工件輪輞深度調(diào)節(jié)可伸縮導(dǎo)柱至合適高度，依次將鎖緊螺栓擰緊，最后安裝芯軸鎖緊螺栓并緊固，完成調(diào)節(jié)。通過以上結(jié)構(gòu)介紹及操作的分析可以看出，本次設(shè)計中可調(diào)式芯軸座在定位精度方面完全可以滿足實際配合精度的要求，并且能夠在使用過程中保證精度的持續(xù)穩(wěn)定，整體的結(jié)構(gòu)簡單可靠，制造成本低；操作便捷，幾個步驟就可以完成調(diào)整，對操作人員的技術(shù)要求不高，同時調(diào)整過程中所使用的工具都是加工現(xiàn)場通用扳手，避免由于找不到專用扳手等工具而造成時間浪費的狀況。3

設(shè)計的可調(diào)式芯軸座的優(yōu)點本文中所涉及到的可調(diào)式芯軸座不僅具有現(xiàn)有的替換可調(diào)式芯軸座的優(yōu)點，同時，還具有替換可調(diào)式芯軸座所不具備的特點。首先，與替換可調(diào)式芯軸座的優(yōu)點類似，可以大量減少相同直徑的芯軸數(shù)量，避免由于芯軸長度準(zhǔn)備不合適的原因而導(dǎo)致頻繁更換芯軸的操作，既節(jié)約了更換時間，又節(jié)約了芯軸備件的制作成本；其次，由于本次設(shè)計的芯軸座一共由7個小零部件組成，零件較少，相比于替換可調(diào)式芯軸座，結(jié)構(gòu)比較簡單，在實際調(diào)整夾具過程中，進(jìn)行更換時所用的工具簡單，只涉及到兩個普通內(nèi)六角扳手，因此調(diào)整方便、操作容易，有效地節(jié)約了更換工裝的時間，提高了更換輪型的效率，同時由于可調(diào)式芯軸座中可伸縮導(dǎo)柱和軸座本體精度為小間隙H7/h6配合，調(diào)節(jié)采用轉(zhuǎn)動中心螺桿完成，而且調(diào)整后的導(dǎo)柱鎖緊采用彈性側(cè)固結(jié)構(gòu)緊固設(shè)計（這種設(shè)計在剛性以及精度上均優(yōu)于頂絲側(cè)固結(jié)構(gòu)）。因此，在快速調(diào)整的同時，又不會出現(xiàn)芯軸定位精度缺失的問題；最后，本次發(fā)明的可調(diào)式芯軸座在設(shè)計上充分考慮了機(jī)械加工惡劣的工況，調(diào)節(jié)采用內(nèi)置螺旋副結(jié)構(gòu)，有效避免了切屑、油泥的侵入，使可調(diào)零部件長期保持伸縮自如，不會出現(xiàn)卡頓。4

結(jié)束語芯軸座在機(jī)械領(lǐng)域的很多地方都有著廣泛的應(yīng)用，本文所設(shè)計的可調(diào)式芯軸座可以滿足輪轂機(jī)加工中所有車床二序以及加工中心的徑向定位，車床二序徑向定位保證芯軸與車床主軸的同心度，加工中心的芯軸定位保證輪轂在