内花键锥度可涨芯轴[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号 CN 208728843 U(45)授权公告日 2019.04.12

(21)申请号 201821386859.0(22)申请日 2018.08.27

(73)专利权人 山推工程机械股份有限公司

地址 272000 山东省济宁市高新区327国道

58号(72)发明人 李炎　宋超　宫涛　率秀清　

翟展新　(74)专利代理机构 北京中济纬天专利代理有限

公司 11429

代理人 宋震(51)Int.Cl.

B23F 23/06(2006.01)

权利要求书1页 说明书4页 附图7页

CN 208728843 U()实用新型名称

内花键锥度可涨芯轴(57)摘要

本实用新型涉及一种内花键锥度可涨芯轴，

涨套、十字垫圈、小锁紧螺母和大锁紧包括芯轴、

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。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。

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权　利　要　求　书

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1.一种内花键锥度可涨芯轴，其特征在于：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。

2.根据权利要求1所述的内花键锥度可涨芯轴，其特征在于：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。

3.根据权利要求2所述的内花键锥度可涨芯轴，其特征在于：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）。

4.根据权利要求3所述的内花键锥度可涨芯轴，其特征在于：还包括导向键（3），圆锥段（1.3）上开设有导向键槽A（1.7），套体（2.1）的内壁上开设有导向键槽B（2.5），导向键（3）的上部置入导向键槽A（1.7）内，导向键（3）的下部置入导向键槽B（2.5）内。

5.根据权利要求4所述的内花键锥度可涨芯轴，其特征在于：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。

6.根据权利要求5所述的内花键锥度可涨芯轴，其特征在于：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。

7.根据权利要求6所述的内花键锥度可涨芯轴，其特征在于：所述芯轴（1），材料20Cr，渗碳淬火处理，硬化层1.1mm以上，硬度HRC58-。

8.根据权利要求7所述的内花键锥度可涨芯轴，其特征在于：所述涨套（2），材料65Mn，淬火处理，硬度HRC47-。

9.根据权利要求8所述的内花键锥度可涨芯轴，其特征在于：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。

10.根据权利要求9所述的内花键锥度可涨芯轴，其特征在于：所述十字垫圈（4），材料45钢，调质处理。

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说　明　书内花键锥度可涨芯轴

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技术领域

[0001]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

[0002]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。实用新型内容

[0003]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。

[0004]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。

[0005]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。[0006]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。[0007]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。

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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。[0009]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。[0010]所述芯轴，材料20Cr，渗碳淬火处理，硬化层1.1mm以上，硬度HRC58-。[0011]所述涨套，材料65Mn，淬火处理，硬度HRC47-。[0012]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。[0013]所述十字垫圈，材料45钢，调质处理。[0014]与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：[0015]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

[0016]图1为本实用新型的装配图；[0017]图2为本实用新型剖视图；

[0018]图3为芯轴的结构放大示意图；[0019]图4为涨套的结构放大示意图；[0020]图5为导向键的结构放大示意图；[0021]图6为十字垫圈的结构放大示意图；[0022]图7为小锁紧螺母的结构放大示意图；[0023]图8为大锁紧螺母的结构放大示意图；[0024]图9为待加工工件的结构示意图。[0025]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

[0026]下面结合附图对本实用新型做进一步描述：

[0027]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。[0028]实施例一

[0029]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。

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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-；所述涨套2，材料65Mn，淬火处理，硬度HRC47-；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。

[0031]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。[0032]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。

[0033]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。[0034]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。[0035]锁紧螺母，用于压紧涨套和卸下齿轮。[0036]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。[0037]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-，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。

[0038]涨套，材料65Mn，淬火处理，硬度HRC47-，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

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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。[0039]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。[0040]相关术语解释[0041]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。

[0042]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，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。

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