可調芯軸座的設計與運用

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1序言

芯軸在機械加工領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，從而導致加工現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準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床銜接固定的連接件——芯軸座。目前，在輪轂機械加工單元，芯軸座有兩種結構：一種是固定式芯軸座，高度不可調，在使用時只能依據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構上是可調式芯軸座（見圖2），可在設計上忽略機床在機械加工過程中的惡劣工況，調節高度是依靠旋轉小齒輪帶動可伸縮導柱進行移動，可伸縮導柱的齒條上很容易粘上切屑和油泥，調節時齒輪、齒條極易卡屑，高度調節極不方便，費時、費力，且調節后芯軸的定位精度很難保證，耽誤更換輪型的效率。因此，在芯軸座結構設計方面首先要考慮定位剛性，其次操作要簡單，調節方便，同時要保證調節之后的定位精度。由于目前的芯軸座不能滿足現有的生產需求，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，因此發明了一種高度可調式結構芯軸座，該定位芯軸座可以根據不同規格產品輪輞深度的不同，在一定范圍內任意調節芯軸高度，以達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用生產中達到便于調節芯軸高度，且調整后能夠保證穩定的定位精度的目的。

2可調式芯軸座的設計以及使用

2.1可調式芯軸座的設計技術方案本文設計的可調節高度的芯軸座（見圖3）主要包括軸座本體（上半部分單側橫向、縱向切割開口，為彈性套設計）、可伸縮導柱、可調螺桿、導向頂絲、導柱彈性側固鎖緊螺栓、擋片和聯接螺釘。可調螺桿的螺紋部分設計為T24×4mm螺紋，可有效節約調整工裝的時間。該芯軸座的可伸縮導柱內置T24×4mm螺紋，與可調螺桿螺旋裝配。可調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螺桿端部。可調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。在可調螺桿旋轉時，可伸縮導柱依靠螺旋副傳遞運動，可根據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，導柱鎖緊結構采用彈性側固結構鎖緊設計，這種鎖緊結構可以完好地保持可伸縮導柱圓心精度不變。導向螺釘起到調節可伸縮導柱上下直線移動，防止可調芯軸座圓周方向轉動的作用[1]，其組合方式是：軸座本體和可伸縮導柱小間隙配合H7/h6[2]，可調螺桿和可伸縮導柱旋合，可調螺桿底端穿過本體底部，用擋片（擋片可以使用青銅材質，防止底部進水產生銹蝕，還可增加O形密封圈解決進水腐蝕問題）和螺釘聯接。

2.2可調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[3]，可以很好地潤滑、保護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，把準備好的與輪轂基準孔直徑相吻合的定位芯軸止口位置擦拭干凈，然后對準可調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個導柱鎖緊螺栓松開，再選用8mm內六角扳手，從芯軸螺栓孔及可伸縮導柱的上方伸入可調螺桿六方孔內，通過扭動扳手可調螺桿自轉即可實現導柱的伸縮運動，根據工件輪輞深度調節可伸縮導柱至合適高度，依次將鎖緊螺栓擰緊，最后安裝芯軸鎖緊螺栓并緊固，完成調節。通過以上結構介紹及操作的分析可以看出，本次設計中可調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穩定，整體的結構簡單可靠，制造成本低；操作便捷，幾個步驟就可以完成調整，對操作人員的技術要求不高，同時調整過程中所使用的工具都是加工現場通用扳手，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設計的可調式芯軸座的優點

本文中所涉及到的可調式芯軸座不僅具有現有的替換可調式芯軸座的優點，同時，還具有替換可調式芯軸座所不具備的特點。首先，與替換可調式芯軸座的優點類似，可以大量減少相同直徑的芯軸數量，避免由于芯軸長度準備不合適的原因而導致頻繁更換芯軸的操作，既節約了更換時間，又節約了芯軸備件的制作成本；其次，由于本次設計的芯軸座一共由7個小零部件組成，零件較少，相比于替換可調式芯軸座，結構比較簡單，在實際調整夾具過程中，進行更換時所用的工具簡單，只涉及到兩個普通內六角扳手，因此調整方便、操作容易，有效地節約了更換工裝的時間，提高了更換輪型的效率，同時由于可調式芯軸座中可伸縮導柱和軸座本體精度為小間隙H7/h6配合，調節采用轉動中心螺桿完成，而且調整后的導柱鎖緊采用彈性側固結構緊固設計（這種設計在剛性以及精度上均優于頂絲側固結構）。因此，在快速調整的同時，又不會出現芯軸定位精度缺失的問題；最后，本次發明的可調式芯軸座在設計上充分考慮了機械加工惡劣的工況，調節采用內置螺旋副結構，有效避免了切屑、油泥的侵入，使可調零部件長期保持伸縮自如，不會出現卡頓。

4結束語

芯軸座在機械領域的很多地方都有著廣泛的應用，本文所設計的可調式芯軸座可以滿足輪轂機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批量加工中工件坐標系的一致性。本文對所設計的可調式芯軸座進行了詳細介紹，包括芯軸座的組成、操作方法等，其具備了可調式芯軸座的優點，各方面又優于已經存在的芯軸座，且便于維護及安裝，可以有效地提升機加工單元的生產效率，降低制造成本，為機械加工技術領域工件定位方案提供了參考。

參考文獻：

[1]魯月新，王雪松，王琦.一種可調節高度的立車芯軸座：CN201544059U[P].2009-12-17.

[2]中國機械工業教育協會.公差與配合[M].北京：機械工業出版社，2008.

[3]王大全.精細化工辭典[M].北京：化學工業出版社，2000.

作者:楊永明 馮亮 馬陸明 單位:中信戴卡股份有限公司