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1.前言
1.1國外汽車半軸的加工工藝
1.2國內後橋半軸先進的機械加工工藝技術
2.材料的選擇
3.汽車半軸加工工藝流程及主要加工工序
3.1剪料
3.2摔桿
3.3擺帽
3.4噴丸
3.5桿部校直
3.6鑽小端中心孔A3/7.5
3.7粗車大外圓
3.8粗車小端
3.9車大孔
3.10鑽中心孔B4/12.5
3.11粗車大端、精車大端
3.12精車小端
3.13冷滾軋花鍵
3.13.1冷滾軋花鍵的優點
3.13.2冷滾軋花鍵的加工方法
3.13.3冷滾軋花鍵的工藝要求
3.13.4典型的冷滾軋機技術參數
3.13.5冷滾軋花鍵加工實例
3.14半軸的熱處理
3.14.1熱處理的具體工序
3.15磁力探傷檢驗
4.夾具設計
4.1原夾具存在的問題
4.2可微調新型夾具
摘要
汽車自19世紀末誕生至今100餘年期間,汽車工業從無到有,以驚人的速度發展,寫下了人類近代文明的重要篇章。汽車是數量最多、最普及、活動範圍最廣泛、運輸量最大的現代化交通工具。沒有哪種機械產品像汽車這樣對社會產生如此廣泛而深遠的影響。
半軸是汽車傳動系統的一個重要組成部分，半軸是用來將差速器半軸齒輪輸出的動力傳給驅動輪或輪邊減速器，對於採用非獨立式懸架的驅動橋，根據其半軸內端與外端的受力狀況，一般又分為全浮式半軸、四分之三浮式半軸與半浮式半軸三種。
半軸內端以花鍵連接著半軸齒輪，半軸齒輪在工作時只將扭矩傳給半軸，幾個行星齒輪對半軸齒輪施加的徑向力是互相平衡的，因而並不傳給半軸內端。主減速器從動齒輪所受徑向力則由差速器殼的兩軸承直接傳給主減速器殼。因而，半軸內端只受扭矩而不受彎曲力矩。半軸是汽車的軸類零件中承受扭矩最大的零件，為了滿足半軸的強度要求．多年來，世界備國除了用各種各樣的計算方法外，還在材料選擇、毛坯成型、機械加工和熱處理等方面進行著不懈的努力。
本文主要是對半軸在鍛造車間、機加車間、熱處理車間的各步工藝進行分析和改進以及半軸的熱處理和半軸齒輪的夾具改進。
半軸齒輪廣泛用於汽車、拖拉機等一切行走機械的差速器中，應用面廣。需求量大。半軸已普遍採用精密模鍛工藝生產。其工藝流程是：下料——加熱——粗鍛——切飛邊——精鍛——切飛邊——表面清理——鑽孔、車大端面——車孔、齊端面——拉花鍵——熱處理——磨大端面和內孔。
感應加熱表面淬火亦稱感應淬火，由於它的加熱速度和冷卻速度都很快，使零件的表面至心部有著巨大的溫度梯度，而且淬火后零件由表及裡存在著激烈的組織變化，這些特點決定它有著特殊的殘餘應力形態。一般說，軸類零件感應淬火后，表面層存在殘餘壓應力，次表層和淬火區域邊緣存在殘餘拉應力。殘餘應力的合理分佈，能夠大大提高零件強度，特別是疲勞強度。載貨車半軸的合理用料，合理選擇淬火層的深度及其分佈，將大大提高半軸的使用壽命。
在車孔、齊端面工序中，由於夾具調整不便，更換供狀時工件找正極其困難，耗工費時，齒輪裝夾定位精度低，生產效率低。為此，我根據所學知識,再通過一些先進資料研究了半軸齒輪車孔齊端面的可微調夾具，解決了原夾具存在的問題。
關鍵詞:半軸；熱處理；夾具設計；花鍵設計
AbstractThecarbearstheuntilnowfromtheendof19centuries100periodinremainingyearsoflife， CarindustryfromhavenotohaveDevelopingwiththeastonishingspeed,Wrotedownthecivilizedandimportantliterarypiecein
humanmodernage.Thecarisaquantityatmost,universal,themovablescopeisthemostextensiveandtransportbiggestand
modernpileupindeal.Havenowhichkindofmachinesproductresemblethecarislikethistothesocialcreationlikethis
extensivebutprofoundinfluence.Thehalfstalkisanimportancethatcarspreadtomovethesystemtoconstitutethepart，tobeusedtowilldiffersoonthemachinehalfstalkwheelgearoutput'smotivepasstodriveroundorasidesdeceleratethe
machine,Carryaccordingtothehalfstalkinsidewithcarryoutsideofsufferthedintcondition,generallydividedintoWhole
floattypehalfstalk、threequarterfloattypehalfstalk、Halffloattypehalfstalk.
1.前言
1.1國外汽車半軸的加工工藝
1.1.1美國克萊斯勒公司萬倫脫小客車半軸製造工藝SAE1039(相當於40Mn)
棒料切斷——法蘭熱軋成型——正火——噴砂——清洗——表面磷化——水平擠壓成型(三段，用175t壓力機)——法蘭和軸承部分切削加工——軸端花鍵滾軋加工——感應加熱淬火、回火——磨削安裝軸承頸——法蘭部分加工。
1.1.2日本五十鈴公司中型載重汽車半軸鍛造工藝SCM4(相當於42CrMo)
棒料切斷——法蘭、花鍵部分熱軋成型(感應加熱、鐓鍛機)——正火——淬火、回火——噴砂——打中心孔——校直——法蘭和花鍵部分切削加工——感應加熱淬火、回火——校直——磁力探傷——法蘭部分加工。
1.2國內後橋半軸先進的機械加工工藝技術
校直(單柱校直液壓機Y41—10Bl0t)——銑端面打中心孔(銑端面打中心孔機床z82lO)——車削桿部(液壓半自動仿型車床CE7112∮125×71O)——磁力探傷(磁力探傷機CEW一2000)——校直(單柱校直液壓機Y41—10B10t)——車削法蘭端(普通車床C616∮320×750)——銑削花鍵(半自動花鍵軸銑床YB6212∮125×900)——校直(單柱校直液壓機Y41—10B1Ot)——磨削安裝軸承頸(高精度半自動萬能外圓磨床MGB1420A∮200×1000)——法蘭端部孔加工(立式鑽床Z5125A∮25)——銑削螺紋(半自動螺紋銑床SB6110A∮100×80)——磁力探傷(磁力探傷機CEW一2O00)——清洗(通用通過式三箱清洗機SQX一400II)。
2.材料的選擇
2.1材料牌號:40cr-gb3077-88這種材料主要用於汽車半軸鍛造件的加工與製造，汽車半軸載荷較大,有時會受到較大的衝擊,這種材料比較適合作為半軸的材料。
3.主要加工工序
3.1在G72-3鋸床上剪料；
3.2用560KG空氣錘摔桿；
3.3用DW99-160擺碾機擺帽；
3.4用QBD30強化噴丸機進行噴丸處理；
3.5用YH240-25校直機進行毛坯桿部校直，保證垂直度。
一般情況下，在整個半軸生產過程中需校直兩次．一次是毛坯校直，另一次是熱處理后校直。這兩次校直的作用、原理是一樣的，都是保證汽車半軸的垂直度，熱處理后的校直要保證跳動不大於0.08，0.2和0.4。美國通用汽車公司旁蒂克部毛坯校直的方法是：用兩個固定校直滾子裝置支承半軸，由一個傳動連接裝置與半軸法蘭端上的兩個突出部位相吻合，並帶動半軸旋轉，尾座頂尖頂住半軸的桿部，校直機上的壓頭下落，半軸在滾子和壓頭的作用下校直。壓頭是固定工作的，生產率為195件／h，是以前手工校直生產率的4倍。
英國福特汽車公司熱處理后校直是在8t密爾斯(Mills)液壓機上進行的。半軸支承在夾具兩端，夾具能夠很容易地從一端移到另一端，這樣壓頭就能在花鍵端與法蘭端之間的任何高出部位載入。在校直過程中，用兩個千分表進行測量，其中一個表垂直安裝，測軸的擺動；另一個表水平安裝，測法蘭擺動。近年來，已研製生產出帶有自動裝置的半軸校直裝置。但是，值得一提的是，迄今為止，尚無人認為自動校直比人工控制的校直效果更好。
3.6在Z525J鑽床鑽小端中心孔A3/7.5；
3.7在CA6140車床粗車大外圓；
3.8在CK7150車床粗車小端；
有的生產廠家採用六角轉塔車床進行粗車和精車加工，但大多數生產廠家則採用仿型車床進行粗車和精車加工。美國雪佛萊汽車部，採用六角轉塔車床銑端面打中心孔並完成全部粗精車工序。轉塔可自動分度(轉位)，當轉塔上6把刀全部用過後，指標燈亮，機床停車，操作者換上預先調整好刀具的整個轉塔后，車床又開始加工。前蘇聯在陶里亞蒂城生產義大利菲亞特124型轎車半軸自動線，由2台鋸床(桿部端頭切斷)、2台平端面打中心孔機床(桿部兩端外圓、法蘭肩面定位夾緊)、3台KDM9／80型仿型車床(中心孔定位，法蘭內部撐緊，車削法蘭端)和4台KDM9／80型仿型車床(中心孔定位，法蘭外圓夾緊，車削桿部)共l1台機床組成。在仿型車床上用兩個靠模滑座分別對大小頭進行仿型車削。精車后對花鍵端和法蘭端外圓進行自動測量。負荷在70％時．生產率為180件／h。
3.9在CA6140車床車大孔；
對於不同長度和直徑的半軸，平端面是提高半軸生產線生產率的一個關鍵工序。採用切入法銑端面的優點是：可適應半軸長度的變化，其缺點是：生產率低，且刀具一旦磨鈍后，端面會產生硬化現象，不利於下一道打中心孔工序。若採用貫通法銑削，同時採用特殊形式的機夾銑刀(該銑刀每個刀片有8個刀刃)，比用每個刀片僅有4個刀刃(且用楔式夾緊)的機夾銑刀不僅提高壽命15倍，而且也提高了效率。為了保證打中心孔后孔面光潔且無毛刺，已發展了對鑽后的兩端中心孔進行擠壓的機床。
3.10在Z8210B車床銑兩端面鑽孔中心孔B4/12.5，如下圖3—1；
3.11粗車大端、精車大端所需設備為CK7150車床；
3.12精車小端∮31.82±0.015，∮48.5，∮40.5，∮39.5，∮37入下圖3—2；
3.13冷滾軋花鍵
滾扎花鍵以兩端中心孔定位,滾扎漸開線花鍵。齒數為30,模數為1.0583，漸開線起始圓直徑為∮31.008，大徑∮32.809,小徑∮30.691，壓力角α=45°分度圓直徑∮31.75,基圓直徑∮22.451,弧齒厚s=1.791。滾扎花鍵所需儀器是花鍵滾扎機。所需的量具是千分尺和綜合花鍵量規。
為了提高半軸花鍵的生產效率和疲勞強度，目前已廣泛採用花鍵冷滾軋成型工藝。該工藝是一種動力傳動件及齒類工件的無屑冷成型加工工藝。這種工藝極大地提高了冷成型齒類工件的精度，在北美和歐洲的許多條生產線上得到廣泛應用。滾軋花鍵和滾花工藝不同，在滾軋過程中，對所有相關參數均定位控制，故可以保證得到確定的齒數和準確的齒形。實際上，整個加工過程非常簡單。以滾搓為例，將一根鋼質軸定位在兩根成型齒條之間的起始位置，該端的齒牙是淺層的，僅僅在工件上壓出花鍵的最初形狀，兩齒條朝相反方向快速移動，帶動工件旋轉，一步步將工件表面的金屬擠壓進去，這時可明顯看到一個個凹痕。完成上述整個過程只需不到4s時間(機動時間)，此時，齒形零件只要再自轉幾周，就可保證得到質量控制所要求的齒形幾何尺寸和精度。大多數齒形工件是可以滾搓的，包括：a．薄壁金屬件；b.油槽；c.螺紋；d.大螺矩花鍵；e.正齒花鍵；f.冠齒；g.滾花、螺旋齒；h.安全自鎖花鍵；i.錐齒；j.齒形；k.螺桿。
3.13.1冷滾軋花鍵的優點
a．設計靈活。例如，一套Marand齒條可以滾軋20種不同齒數的零件．而且可以使齒牙和軸肩之間不留間隙。
b.生產效率高。與傳統滾齒相比，滾軋機動時間約為4s，滾齒機動時間約為130s。
c.節省材料.而且省去了收集處理切屑的麻煩。
d.加工精度高.滾軋具有極小的嚙合間隙(強迫塑性變形)，使工件在使用過程中，可保持極優的嚙合性能。
e.提高軸的強度。由於是冷成型,可提高零件的物理性能，如增加扭矩力,減少疲勞應力靈敏度和無裂縫擴展。
f.提高負載能力.滾軋后，其晶格結構和滾齒、銑切不同，金屬流線未被破壞，疲勞強度相當於滾切、銑切花鍵的三倍多。國外某個生產載重汽車後橋半軸的公司，曾進行過銑削花鍵和冷滾軋花鍵后的半軸淬火前後對比測試分析。結論是：兩種花鍵加工方法加工的半軸在其直徑方向的變形量大體相同.均在10μm左右，但在外形變形量方面，滾軋花鍵要比銑削花鍵小，而且，在疲勞強度方面，滾軋花鍵是銑削花鍵的三倍多。
詳見表1、表2和表3。
表3—1銑削半軸花鍵的直徑測量值(單位:mm)
軸號
淬火前
淬火后
最大值
最小值
最大值
最小值
1
30.036
30.034
30.045
30.040
2
30.032
30.013
30.043
30.024
3
30.045
30.040
30.057
30.048
4
30.027
30.004
30.038
30.017
5
30.035
30.015
30.043
30.031
平均值
30.035
30.021
30.045
30.032
表3—2 滾扎半軸花鍵的直徑測量值(單位:mm)
軸號
淬火前
淬火后
最大值
最小值
最大值
最小值
1
30.027
30.027
30.043
30.039
2
30.028
30.027
30.039
30.036
3
30.023
30.023
30.018
30.018
4
30.013
30.012
30.031
30.027
5
30.016
30.016
30.028
30.024
6
30.014
30.014
30.028
30.024
7
30.014
30.013
30.028
30.010
8
30.022
30.019
30.034
30.030
9
30.030
30.026
30.030
30.022
10
30.023
30.014
30.038
30.033
平均值
30.021
30.019
30.032
30.027
表3—3兩種半軸交變載荷試驗值
軸號
熱處理方法
加工方法
斷裂前的交變載荷次數
1
表面感應淬火,回火溫度約為
230℃
銑削花鍵
54900
2
78900
3
115100
平均值
82967
4
表面感應淬火,回火溫度約為
230℃
冷滾扎花鍵
306000
5
258000
6
214000
7
表面感應淬火,回火溫度約為
180℃
342000
8
273000
平均值
278600
3.13.2冷滾軋花鍵的加工方法
a.用滾輪冷滾軋花鍵。在滾壓頭上安裝的滾輪個數和花鍵軸的齒數相同，沿徑向分佈，全部齒形均在壓力機一次工作過程中全部軋
出。滾軋過程是壓力機推動工件，通過滾壓成形，滾輪在工件表面上自由滾動。這種滾軋加工方法適用於齒數Z<20的花鍵。
b.用齒條形工具冷滾軋花鍵。齒條形工具上下對稱分佈，分別由油缸驅動，作相互平行的交錯運動，毛坯(工件)為自由驅動，在齒條工具間滾動過程中產生塑性變形。滾動的圈數大約為8圈。採用這種滾軋加工方法滾軋直徑較小的花鍵時，生產率高。表面質量好。這種滾軋加工方法一般用於滾軋工件的最大直徑為D=∮50mm，最大模數為m=4mm。
c.用小齒輪形工具冷滾軋花鍵。毛坯(工件)軸線和工具軸線平行分佈，工具向工件中心移動進給。這種滾軋加工方法適用於漸開線花鍵。
3.13.3冷滾軋花鍵的工藝要求
a.工件材料。硬度在200～230HBS以下的碳素鋼以及表面滲碳鋼適用於冷滾軋，對於合金鋼或碳素鋼的深齒工件，冷滾軋前需進行一次退火處理。
b.工件的尺寸和形狀。可按照滾軋前後體積不變的原則計算毛坯尺寸。
c.潤滑。為了延長工具壽命和防止因工件的熱膨脹而降低尺寸精度，需採用能起減摩作用的耐高壓潤滑劑，如採用二硫化鉬和機油的混合劑。
3.13.4典型的冷滾軋機技術參數
a.前蘇聯某公司生產的DG一7型冷滾軋機。工件直徑D=∮20～160mm，最大工件長度L=800mm，最長滾軋長度l=180mm，最大當量模數m=3mm，齒數z=12～60，滾軋頭電機功率2×41kW，液壓電機功率5.5kW，潤滑冷卻電機功率3kw。
b.瑞士GROB公司生產的ZLMeg型冷滾軋機。最大工件長度L=1650mm，最大滾軋長度l=ll00mm，連續分度齒數Z=l2～96，間歇分度齒數Z=10～30，總功率18.5kW，機床外形尺寸：長x高=3500mm×1440mm，機床凈質量8.5t。
c.日本津上製作所生產的T—GR8型冷滾軋機。軟鋼工件最大模數m=5.5mm，合金鋼工件最大模數m=4.5mm．滾軋驅動電機功率2×2.24kW，快速進給電機功率0.37kW，無級變速電機功率0.37kW，機床凈質量9.5t。
d.青島生建機械廠冷滾軋技術研究開發中心生產的DY170型小模數漸開線花鍵和三角花健冷滾軋機。最大滾壓力F=315kN，轉速n=16～96r／min(6級)，中心距160～300mm。主軸直徑D=∮85nan，最大滾軋長度l=22mm，滾壓時間1～60s，停歇時間1～30s，主電機功率16kW，液壓電機功率4kW，機床外形尺寸：長×寬×高：2110mm×2170mm×1740mm，機床凈質量6t。
3.13.5冷滾軋花鍵加工實例
a.美國某公司使用Lees—BranderTHD長立柱式六軸迴轉冷滾軋機滾軋半軸花鍵(矩形花鍵)。齒高H=2.78～3.04mm，齒厚B=3.83～3.9mm，外徑D=∮5.829—5.840mm。當負荷為100％時，生產率為180件／h。
b.英國福特汽車廠使用美國羅托一弗洛(RDto—Flo)Ex—Cell—O冷滾軋機滾軋半軸花鍵(漸開線花鍵)。齒數z=24，半軸由輸送帶自動輸送至冷軋機，用頂尖水平頂住，兩個齒條式工具在高壓作用下作相對運動，進行滾軋。生產率為330件／h。
c．某公司冷滾軋汽車傳動軸(矩形花鍵軸)。
工件技術要求：材料為40cr，齒數z=l6，外徑D=(∮49.915～49.950mm。內徑d=∮4075～40.85mm，齒厚B=4.935～4.975mm，鍵長l=90mm，齒向誤差0.05mm，齒側及外圓粗糙度Ra0.8μm。加工規範：滾軋方法為順軋拉軋，間歇分度，毛坯直徑D=∮46.30mm。滾軋轉速n=800r／min，工件進給速度v=80r／min，工件進給速度V=1850mm／min。加工結果：機動時間1.5min／件，工件外徑D=∮50.26mm(滾軋后留磨削余量)，內徑d=∮40.80mm，齒厚B=4．95mm，齒向誤差0.04mm。
d．某公司使用立式油壓機(160t)並採用滾輪滾軋方法冷滾軋矩形花鍵軸。工件技術要求：材料為45號鋼，正火后硬度為163～197HBS，齒數Z=10，外徑D=∮37.0～37.2m，內徑d=∮27mm，齒厚B=5.76～5.86mm，鍵長l=35mm。工件長度L=200mm，底廓半徑R=15.3mm,定心方式為齒側。加工結果：機動時間5s/件，齒側表面粗糙度Ra0.4μm，齒向誤差0.02mm，周向累積誤差0.14mm，相鄰周節誤差0.10mm。
半軸花鍵滾軋工藝如下圖3—1:
3.14半軸的熱處理
半軸的熱處理過去採用調質方法,調質后要求桿部硬度為388～444HB.近些年來採用高頻、中頻等感應淬火的日益增多,這種處理方法能保證半軸表面有適當的硬化層,由於硬化層本身的強度較高,加之在半軸表面形成大的殘餘壓應力,因此使半軸的靜強度合疲勞強度大為提高.尤其是疲勞強度提高得更為顯著。
當半軸採用高應淬火時,桿部表面硬度推薦在48～56HRC範圍內,心部硬度可控制在20～28HRC,花鍵部分的表面硬度可控制在48～56HRC,不淬火區硬度可定在248～277HB範圍內,採用感應淬火時,通常推薦半軸桿部表面硬化層的深度為其半徑的1/4～1/3左右.
3.14.1熱處理工藝步驟如下:
開啟加熱致電爐設定溫度(840℃～860℃)—通氯氣掃爐(約30分鐘)—通保護氣氛—到達保溫時間(60分)—半淬(油溫30～80℃)清洗—回火(550～650℃)—到達回火保溫時間(120分)—冷卻—卸料
低溫回火工藝要求如圖3—2所示
圖3—2低溫回火
中頻淬火,自回火如下圖3—3；
調質處理,如圖3—4；
3.15磁力探傷檢驗
完成熱處理工藝步驟之後還要進行探傷,要100％磁粉探傷檢驗,要確保無裂痕,無摺痕，以免汽車半軸在惡劣的環境下工作會斷裂或扭斷。最後要100％退磁。這些步驟要在CEW4000探傷機上完成。
4.夾具設計
半軸齒輪廣泛用於汽車、拖拉機等一切行走機械的差速器中，應用面廣。需求量大。半軸齒輪已普遍採用精密模鍛工藝生產。其工藝流程是：下料——加熱——粗鍛——切飛邊——精鍛——切飛邊——表面清理——鑽孔、車大端面——車孔、齊端面——拉花鍵——熱處理——磨大端面和內孔。在車孔、齊端面工序中，由於夾具調整不便，更換工裝時工件找正極其困難，耗工費時，齒輪裝夾定位精度低，生產效率低。為此，我們研製了半軸齒輪車孔齊端面的可微調夾具，解決了原夾具存在的問題。
4.1半軸齒輪彈簧參數的設計計算
加工半軸齒輪端面時所需的磨削力:
Fc=Kc×ap×f=1118×3×0.5=1677(N)
ap——背吃刀量
f——進給量
對半軸齒輪進行受力分析,計算出夾具對半軸齒輪的夾緊力P。
計算如下:P·L=M——⑴
M=Fc·l——⑵
由⑴和⑵聯立解出P=(Fc·l)/L=(1167×42)/21=2334(N)
再對連桿進行受力分析,計算出彈簧的最大工作負荷F2
由F2·l1=P×48得：
彈簧最大工作負荷F2=3112(N)
彈簧的旋繞比C取5
彈簧直徑d≥1.6·sqrt{(K·F2·C)/[τ]}
=1.6×sqrt[(1.34125×3112×5)/950]
=7.5(mm)
彈簧的曲度係數K=(4C-1)/(4C-4)+0.615/C
=(4×5-1)/(4×5-4)+0.615/5
=1.34125
彈簧的強度條件τ=(8·K·F2·D2)/(π·d3)
=(8·K·F2·C)/(π·d3)
=(8×1.34125×3112×5)/(π×7.53)
=945(MPa)<[τ]=950(MPa)
彈簧中徑D2=C·d=5×7.5=37.5(mm)
彈簧外徑D=D2+d=37.5+7.5=43(mm)
彈簧內徑D1=D2-d=37.5-7.5=30(mm)
彈簧的螺旋升角α取6°
節距p=π·D2·tgα=π×37.5×tg6°=12.4(mm)
兩圈的間隙δ=p-d=12.4-7.5=4.9(mm)
由圖可知:彈簧的最大的軸向變形量λ2=40mm
∴n=(G·d·λ)/(·F2·C3)
=(80000×7.5×10-3×40×103)/(8×3112×53)
=7.7
∴n取8
彈簧總圈數n1=n+2=8+2=10
彈簧剛度k=(G·D2)/(8·C4·n)
=(80000×37.5)/(8×54×8)
=75(n/m)
4.2原夾具存在的問題
齒模通過齒模座與車床主軸(圖中的雙點劃線空心軸)相固連，機床主軸與套過盈配合。3個壓爪沿齒輪周向均勻分佈。拉杆右接於液壓缸的活塞桿，在活塞桿和彈簧的作用下往複運動，並通過連桿座和連桿，實現壓爪對齒輪的壓緊和張開。這種夾具的最大缺陷是更換工裝(夾具或齒模)時調整困難，費工費時，難以保證工件定位精度。從模具結構原理上看，齒模座確定了齒模與車床主軸的相對位置，齒模的模齒節錐與機床主軸同軸，但事實上．由於製造及安裝誤差，導致模齒節錐與機床主軸的同軸度誤差較大。齒輪工件是由工件齒面與齒模齒面吻合定位的，齒模相對於機床主軸的位置誤差導致車削后的齒輪內孔與齒輪節錐的同軸度、以及齒輪大端面與齒輪節錐軸線的垂直度誤差較大，不能滿足精度要求。因此實際設計和使用的夾具，是在齒模與齒模座之間應留有徑向調整的間隙。
為保證模齒節錐與機床主軸的同軸度，在每一種齒輪工件加工前，即更換工裝(夾具或齒模)時，要用樣板齒輪和千分表調整齒模位置，使固定在齒模上的專門用於調整齒模的樣板齒輪的內孔和大端面分別與機床主軸同軸和垂直。由於夾具結構存在的缺陷，以往調整夾具的做法是，通過在齒模與齒模座之間加墊片，調整樣板齒輪大端面與機床主軸的垂直度(以下簡稱齒模端面調整)，並旋緊螺釘，使之滿足精度要求。然後旋松螺釘，使之鬆緊程度便於徑向調整齒模。通過徑向敲打齒模，調整樣板齒輪內孔軸線(即模齒節錐軸線)與機床主軸的同軸度(簡稱齒模徑向調整)，符合精度要求后旋緊螺釘，齒模調整完畢。實際操作中，受墊片厚度的限制，齒模端面調整極其困難，墊片不是過厚就是過薄，往往需要十幾次甚至幾十次試驗才能選擇3個互相搭配的合適墊片。特別是徑向調整時敲擊齒模的力度很難掌握，往往不是過大(齒模徑向位移過大)就是過小(齒模不移動)，很難使敲擊力恰好克服齒模位移的阻力(齒模與齒模座之間的摩擦力和齒模慣性力)產生需要的微小位移。因此，一個中等技術水平的工人更換一次工裝，至少需用4至5個小時。此外，該夾具不能實現3個壓爪的壓緊力自動均衡。3個壓爪、3個連桿和連桿座組成的壓緊機構的尺寸誤差，使得夾具夾緊齒輪工件時，3個壓爪不是同時與被壓齒輪接觸，或3個壓爪的壓力不相等，從而引起連桿座2偏轉，使彈簧一側加大受壓，另一側相對放鬆。彈簧的不均衡張力產生的阻力矩使連桿座不能自由轉動，而必須克服該阻力矩才可轉動，因此3個壓爪的最終壓力不均衡。3爪壓力不均衡量必然影響工件的定位精度，即降低加工精度。
4.3可微調新型夾具
針對原夾具存在的問題，根據所學的理論知識和導師的幫助把原夾具進行了一下改進。齒模座12與車床主軸(圖中的雙點劃線空心軸)相固連。齒模6由連接螺釘16和緊定螺釘14和13固連於齒模座12，從而實現齒模座上的齒輪樣板，相對於機床主軸進行徑向和端面微調。與原夾具相比其結構原理有以下特點：
①齒模座12上有4隻周向均布的緊定螺釘13，其作用相當於普通車床四爪夾盤的4個爪，用以調節樣板齒輪內孔(相當於模齒節錐)與車床主軸的同軸度。
②齒模6上有3隻周向均勻布置的連接螺釘16和與之相間均勻布置的緊定螺釘14，用以調整固定在齒模上的樣板齒輪大端面與車床主軸的垂直度。
③連桿座8的2個同心的凸、凹球面，分別與彈簧座9的凹球面和球面墊圈1的凸球面相配合。因為連桿座能在一定範圍內自由轉動，從而可自動補償壓緊機構製造安裝誤差，調節3個壓爪的壓緊力，使之均衡。
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