1.本发明属于机械制造领域，尤其涉及内花键单齿拉削时使用的上定心夹具、整个拉削系统及其设计方法。
背景技术：2.在机械制造领域，重型机械中内花键规格大，品种多，批量小，齿的长向尺寸大(齿长有时达1000mm)，这类大规格内花键用一般规格的插齿机和拉床都加工不了，需要选用单排单齿拉刀的拉床加工，每加工一齿槽，工件间歇地、均匀地转动1/z转，直至z个齿槽逐一拉削制出为止，单件小批大规格内花键加工选择这种工艺在技术和经济上是恰当的。
3.但是目前行业尚没有重型内花键拉削加工上定心夹具中偏心距的设计方法，以往都是根据经验值对偏心距进行确定，其容易出现的问题是：一、刀具安装后就会与工件内孔发生干涉，即未拉削前出现碰刀；二、刀具的径向进给量小拉不到键槽底面，即不能保证键槽的加工。这样当出现问题后，就需要重新选用机床导杆、进给杆、刀杆、刀具或者更换上定心，极大地浪费了时间，生产效率低下，甚至有可能造成整个零件的报废。同时，由于对机床导杆的安装没有进行控制，使花键槽的底面、侧面的加工质量不能满足图纸的要求。另外，由于上定心没有运刀、铁屑、切削液及观察的空间，无法保证拉削的顺利进行。
技术实现要素：4.本发明所要解决的问题是提供内花键单齿拉削的上定心夹具、拉削系统及其设计方法。本发明上定心夹具通过确定合理的偏心距保证了键槽径向的加工。本发明拉削系统通过对拉削系统中的机床导杆的安装要求保保证了键槽本身的加工质量。同时，本发明上定心夹具通过配置排屑槽等保证了拉削的顺利进行。总之，本发明实现了粗精加工全程的拉削加工，大大节约了时间，提高了工作效率。
5.本发明内花键单齿拉削用的上定心夹具，它包括上定心本体、平键，上定心本体为上大下小的两段式阶梯轴，且沿轴向设置有导杆通孔；其小直径段的外圆为止口圆柱面、与工件上部的内孔配合，其大直径段的下平面为止口台阶平面、压在工件的上平面上；止口圆柱面的直径为d1、中心为点o，导杆通孔的直径为d1、中心为点o
′
，导杆通孔沿oo
′
一端加工有平键安装槽、另一端加工有导轨槽，导杆通孔、平键安装槽、导轨槽均为轴对称图形、对称轴为直线oo
′
，平键设置平键安装槽内，点o与点o
′
之间的水平距离为上定心偏心距e，其取值范围是0.5d-(c+n+m-p)≤e≤0.5d-(c+n+q+k)，上定心偏心距e值为一个范围，在该范围内取具体值时为e＇；式中：c为刀具至导杆中心的水平安装距的最小值，其取值与机床有关；n为刀具在水平方向的投影，其取值与刀具有关；q为径向切入空间，其取值与加工工艺有关，一般取5mm以上；k为花键底面的两端与其中心的水平距离，其取值与工件有关；m为刀具的切削刃径向进给量最大值在水平方向的投影，其取值与机床有关；p为径向进给富余量，其取值与加工工艺有关，一般取3mm以上；工件上花键的小径为d、大径为d、槽宽为b。
6.进一步地，n＝n*cosv，n为刀具的长度，v为刀具安装面与水平面的夹角，夹角v与
刀具安装面及使用时p点的位置有关，u为刀杆与进给杆前平面的夹角，p点为刀杆与进给杆的斜面的接触点，p点位置变化时夹角u随之变化；夹角v优选在10
°
至13
°
之间，即n≈0.98n≈n。
7.进一步地，上定心本体上设置有排屑槽，排屑槽设置在导轨槽的外部，排屑槽为轴对称图形、对称轴为直线oo
′
，排屑槽的宽度为b1比刀具的宽度b至少宽60mm以上。
8.进一步地，上定心本体设置有观察孔，观察孔的宽度b2大于80mm，观察孔可以不开缺口，也可以开缺口。
9.进一步地，上定心本体上设置两个减重孔，两个减重孔关于直线oo
′
对称。
10.进一步地，上定心本体上设置有两个起吊螺孔，两个起吊螺孔关于直线oo
′
对称，两个起吊螺孔的中心连线与上定心本体的中心o的偏离值s与下定心夹具的重心偏离值相同。
11.本发明内花键单齿拉削用的拉削系统，它包括机床工作台、丝杆、移动工作台、旋转工作台、下定心夹具、机床导杆、进给杆、刀杆、刀具、上定心夹具，上定心夹具包括上定心本体、平键；移动工作台通过丝杆与机床工作台连接，旋转工作台与移动工作台连接，下定心夹具固定在旋转工作台上且通过旋转工作台的定位止口定位，工件放置在下定心夹具内；机床导杆从上定心夹具、工件、下定心夹具的孔中穿过，其下端固定在机床工作台的上平面上，其上段与上定心本体的导杆通孔配合且通过平键与上定心本体连接；进给杆、刀杆均嵌入在机床导杆的导槽内，刀杆与进给杆通过进给杆斜面接触，刀具设置在刀杆上。
12.本发明上定心夹具、拉削系统的设计方法，其基本步骤是按照以下五个方面考虑，从而保证单排单齿拉刀拉床的拉削工作：第一有径向切入空间，第二有径向进给富余量，第三上定心控制机床导杆沿径向进给垂直方向竖直，第四上定心控制机床导杆沿径向进给方向竖直，第五有运刀、铁屑、切削液、观察的空间。
13.进一步地，为了保证刀具安装后不会与工件内孔发生干涉(碰刀)且能够将拉到键槽的底部，因此必须对上定心偏心距e的尺寸进行设计，其必须满足以下两个条件：要保证第一个条件即刀具具有径向切入空间q，应有下式
①
成立：e+c+n+q+k≤d/2，式中：径向切入空间q的取值与加工工艺有关，一般取5mm以上；c为刀具至导杆中心的水平安装距的最小值，其取值与机床有关；n为刀具在水平方向的投影，其取值与刀具有关；k为花键底面的两端与其中心的水平距离，其取值与工件有关；d为工件16上花键的小径；要保证第二个条件即刀具具有径向进给富余量p，应有下式
②
成立：e+c+n+m≥p+d/2，式中：m为刀具的切削刃径向进给量最大值在水平方向的投影，其取值与机床有关；径向进给富余量p的取值与加工工艺有关，一般取3mm以上；d为工件16上花键的大径；解不等式
①②
得上定心偏心距e的取值范围如下：0.5d-(c+n+m-p)≤e≤0.5d-(c+n+q+k)
③
，当
③
式有解时，上定心偏心距e值为一个范围，在该范围内取具体值时为e＇，保证了花键径向的切削；当0.5d-(c+n+m-p)＞0.5d-(c+n+q+k)时，
③
式无解，需要重新选择机床、刀具。
14.进一步地，为了保证了花键槽沿轴向的加工尺寸、加工精度，从而满足以下两个条件：第三个条件是要保证上定心控制机床导杆沿径向进给垂直方向竖直，即y＝0：其中，机床导杆的下部与机床工作台上平面的中心为原点o1＇，其y＝0；机床旋转工作台与机床工作台通过长平键连接，其中心为点o1，其y＝0；下定心组件固定工件、工件的轴线oo1竖直、点o的y＝0；机床导杆通过平键与上定心本体的对称平键槽连接、机床导杆的轴线o＇o1＇竖直、
点o＇的y＝0；四个点o1＇、o1、o、o＇的y＝0，保证了键槽对称度；第四个条件是要保证上定心控制机床导杆沿径向进给方向竖直，即e1＝e＇：其中，e1为使用时机床旋转工作台的中心o1与机床导杆在机床工作台的上平面上的中心o1＇之间的水平距离，e＇为上定心偏心距的具体值；下定心夹具固定工件、工件的轴线oo1竖直，机床导杆通过平键与上定心本体的对称平键槽连接、机床导杆的轴线o＇o1＇竖直，直线o＇o1＇∥直线oo1，加之条件三中四个点的y＝0，则此时e1＝e＇，保证了花键槽的底面沿整个花键套的轴线深度一致。
15.进一步地，为了保证第五个条件，即上定心夹具有运刀、铁屑、切削液、观察的空间：上定心上设计排屑槽，其宽度b1，b1比刀具宽60mm以上；上定心上设计观察孔，观察孔b2的宽度80mm以上；上定心上设计两个减重孔，两个减重孔关于直线oo
′
对称；上定心上设计两个起吊螺孔，两个起吊螺孔关于直线oo
′
对称，两个起吊螺孔的中心连线与上定心中心偏离值s与下定心夹具的重心偏离值同，即夹具重心在此两螺孔中心连线上。
16.本发明的优点是：一、通过对上定心夹具的偏心距进行设计，既保证了刀具具有径向切入空间q使拉削前不会碰刀，又保证了径向进给富余量p使能拉到键槽底面，进而保证了键槽径向的加工：二、通过对拉削系统中的机床导杆的安装要求、工件的安装要求进行设计，保证机床导杆的垂直度，从而保证了键槽本身的加工质量如侧面的对称度、底面的直线度等的加工；三、通过在上定心夹具上设计了相关的排屑槽等，保证了上定心有运刀、铁屑、切削液、观察的空间，保证了拉削的顺利进行。
17.总之，本发明可一次性完美地选择或设计偏心量及其它相关尺寸，实现了粗精加工全程的拉削加工，大大节约了时间，提高了工作效率。本发明使得设计和选用夹具不再盲目，是单齿拉削工艺方法上的显著进步，适用于重型机械
附图说明
18.图1是本发明上定心夹具的主视图；
19.图2是图1的俯视图；
20.图3是本发明拉削系统的主视图。
21.图4是图3的俯视图(去除工作台、下定心夹具)。
22.图5是本发明上定心夹具偏心距计算的示意图。
23.图6是图5的俯视图。
具体实施方式
24.下面结合附图对本发明作进一步的详细说明，以利于本领域技术人员能够更加清楚的了解。
25.实施例1
26.如图1、图2所示，本发明内花键单齿拉削用的上定心夹具包括上定心本体9、平键10，上定心本体9为上大下小的两段式阶梯轴，且沿轴向设置有导杆通孔；其小直径段的外圆为止口圆柱面7、与工件16上部的内孔配合，其大直径段的下平面为止口台阶平面8、压在工件16的上平面上；止口圆柱面的直径为d1、中心为点o，导杆通孔的直径为d1、中心为点o
′
，导杆通孔沿oo
′
一端加工有平键安装槽、另一端加工有导轨槽，导杆通孔、平键安装槽、导轨槽均为轴对称图形、对称轴为直线oo
′
，平键10设置平键安装槽内，点o与点o
′
之间的水平距
离为上定心偏心距e，e满足0.5d-(c+n+m-p)≤e≤0.5d-(c+n+q+k)，上定心偏心距e值为一个范围，在该范围内取具体值时为e＇。
27.实施例2
28.如图3、图4所示，以立式拉床为例进行说明：本发明内花键单齿拉削用的拉削系统，它包括机床工作台1、丝杆2、移动工作台3、旋转工作台4、下定心夹具6、机床导杆11、进给杆12、刀杆14、刀具15、包括上定心本体9和平键10的上定心夹具。
29.其中，移动工作台3通过丝杆2与机床工作台1连接，旋转工作台4与移动工作台3连接，下定心夹具6固定在旋转工作台4上且通过旋转工作台4的定位止口5定位，工件16放置在下定心夹具6内；机床导杆11从上定心夹具、工件16、下定心夹具6的孔中穿过，其下端固定在机床工作台1的上平面上，其上段与上定心本体9的导杆通孔配合且通过平键10与上定心本体9连接；进给杆12、刀杆14均嵌入在机床导杆11的导槽内，刀杆14与进给杆12通过进给杆斜面13接触，刀具15设置在刀杆14上。
30.实施例3
31.本发明上定心夹具、拉削系统的设计方法，其基本步骤是按照以下五个方面考虑，从而保证单排单齿拉刀拉床的拉削工作：第一有径向切入空间，第二有径向进给富余量，第三上定心控制机床导杆沿径向进给垂直方向竖直，第四上定心控制机床导杆沿径向进给方向竖直，第五有运刀、铁屑、切削液、观察的空间。
32.下面结合图3、图4、图5、图6对本发明上定心夹具、拉削的设计方法进行详细的说明：
33.机床导杆11的下部安装在机床工作台1的上平面处，其中心为o1＇，以o1＇为原点，沿工件16的径向向外为x向，沿工件16的轴向向下为z向，y向与x向及z向垂直；旋转工作台4的中心为o1，上定心本体9的定位止口直径d1的中心为o、导杆通孔直径d1的中心为o＇；刀具15上的切削刃aa在主视图上的投影为点a；点o与点o
′
之间的水平距离为上定心偏心距e。
34.在拉削过程中，刀具15连同刀杆14及进给杆12沿工件16轴线z向竖直向下作切削运动，每个切削往复行程后，刀杆14与进给杆12的斜面13的接触点p沿斜面13滑动一定量，使切削刃a增加一个径向进给量，从而实现径向进给；接触点p沿斜面13滑动时，切削刃a从最下面到最上面的变化范围从点a1至点a2，线段a1a2∥斜面13，实现径向进给量最大值为线段a1a2的投影长m；刀具15至机床导杆11中心的水平安装距最小值为c；刀具15长n，刀具长在水平方向的投影为n，刀具安装面与水平面的夹角为v，刀杆14与进给杆12前平面的夹角u，n＝n*cosv，其中水平面的夹角v与刀杆上的刀具安装面及使用时p点的位置有关，p点位置变化时夹角u随之变化，总体上夹角v在10
°
至13
°
之间，因而n≈0.98n≈n。
35.假定工件16中的花键17是矩形花键，花键小径为d，花键大径为d，槽宽为b；图1、图2中的网线区域即为工件中其中一个花键槽的待加工金属实体，要想加工去除它，网线区域必须位于a1a2的投影m的范围之内。
36.为了保证刀具安装后不会与工件内孔发生干涉(碰刀)且能够拉到键槽的底部，因此必须对上定心偏心距e的尺寸进行设计，必须满足以下两个条件：
37.第一个条件是要保证刀具具有径向切入空间q，即下式成立：
38.e+c+n+q+k≤d/2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ①
39.式中：径向切入空间q的取值与加工工艺有关，一般取5mm以上；c为刀具至导杆中
心的水平安装距的最小值，其取值与机床有关；n为刀具在水平方向的投影，其取值与刀具有关；k为花键底面的两端与其中心的水平距离，其取值与工件有关；q为刀具安装后其切削刃与花键套内壁在x轴方向的最小距离。
40.第二个条件是要保证刀具具有径向进给富余量p，即下式
②
成立：
41.e+c+n+m≥p+d/2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ②
42.式中：m为刀具的切削刃径向进给量最大值在水平方向的投影，其取值与机床有关；p为径向进给富余量，其取值与加工工艺有关，一般取3mm以上；p为花键套键槽的底平面与切削刃径向进给量最大值的水平距离。
43.解不等式
①②
得上定心偏心距e取值范围如下：
44.0.5d-(c+n+m-p)≤e≤0.5d-(c+n+q+k)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ③
45.③
式有解时，上定心偏心距e值为一个范围，在该范围内取具体值时为e＇，此时e保证了上面两个条件的实现，从而保证了径向的切削：
46.当0.5d-(c+n+m-p)＞0.5d-(c+n+q+k)时，
③
无解，需要重新选择机床、刀具。
47.在花键槽加工中，真正径向净加工进给量为f+k：其中f＝(d-d)/2：当矩形花键键底为平面(重型矩形花键的一种，各槽键底平面与大径圆柱面相切)时，k＝[d-(d
2-b2)
0.5
]/2；当矩形花键大径为圆柱面时或花键为渐开线花键时，k＝0。
[0048]
在上定心偏心距e的尺寸保证花键槽的径向切削的前提下，花键槽的轴向切削必须满足以下两个条件：
[0049]
第三个条件是要保证上定心控制机床导杆沿径向进给垂直方向竖直，即y＝0：其中，机床导杆11的下部与机床工作台1上平面的中心为原点o1＇，其y＝0；机床旋转工作台4与机床工作台1通过长平键连接，其中心为点o1，其y＝0；下定心夹具6固定工件16、工件16的轴线oo1竖直、点o的y＝0；机床导杆11通过平键10与上定心本体9的对称平键槽连接、机床导杆11的轴线o＇o1＇竖直、点o＇的y＝0；四个点o1＇、o1、o、o＇的y＝0，保证了键槽对称度。
[0050]
当每次粗拉或精拉完成一键槽时，工件16随旋转工作台4转动1/z圈，上定心夹具通过平键10保证其不转动，从而保证分度均匀。
[0051]
第四个条件是要保证上定心控制机床导杆沿径向进给方向竖直，即e1＝e＇：其中，e1为使用时机床旋转工作台4的中心o1与机床导杆11在机床工作台1的上平面上的中心o1＇之间的水平距离，e＇为上定心偏心距e的具体值；下定心夹具6固定工件16、工件16的轴线oo1竖直，机床导杆11通过平键10与上定心本体9的对称平键槽连接、机床导杆11的轴线o＇o1＇竖直，直线o＇o1＇∥直线oo1，加之条件三中四个点的y＝0，则此时e1＝e＇，保证了花键槽的底面沿整个花键套的轴线深度一致。
[0052]
上面两个条件的实现，在条件一、二保证径向切削的前提下，保证了花键槽的加工尺寸、加工精度、形位公差等，从而满足加工图纸的要求。
[0053]
使用前精确测量定心偏心距的具体值e＇的实际值(精确到0.01mm)并打印在夹具明显部位，加工时e1按e＇的实际值执行。
[0054]
第五个条件是要保证上定心有运刀、铁屑、切削液及观察的空间：
[0055]
上定心上设计一个排屑槽，其宽度b1，b1一般比刀具宽60mm以上；上定心上设计有一个观察孔b2，观察孔b2的宽度一般80mm以上，根据具体情况，观察孔可以不开缺口，也可以开缺口；根据上定心的具体情况，上定心上设置两个减重孔18，两个减重孔18关于直线oo
′
对称，同时有利于起吊平衡；为了方便上定心的起吊，上定心上设置有两个起吊螺孔19，两个起吊螺孔19关于直线oo
′
对称，两个起吊螺孔的中心连线与上定心本体9中心的偏离值s与下定心夹具6的重心偏离值同，即夹具重心在此两螺孔中心连线上。
[0056]
请注意，对本发明的上定心夹具、拉削系统及其设计方法进行描述时，是以本发明附图中所示的上定心夹具的形状为基准的，但是，上定心夹具的形状结构并不局限于本发明附图中所示形状，只要是涉及使用重型机械内花键的单齿拉削机床对花键套的内花键进行单齿拉削时，对上定心夹具、拉削系统及其设计方法与本发明公开的内容相同或者相似，都在本发明的保护范围之内。
[0057]
本发明的优点是：一、通过对上定心夹具的偏心距进行设计，既保证了刀具具有径向切入空间q使拉削前不会碰刀，又保证了径向进给富余量p使能拉到键槽底面，进而保证了键槽径向的加工：二、通过对拉削系统中的机床导杆的安装要求、工件的安装要求进行设计，保证机床导杆的垂直度，从而保证了键槽本身的加工质量如侧面的对称度、底面的直线度等的加工；三、通过在上定心夹具上设计了相关的排屑槽等，保证了上定心有运刀、铁屑、切削液、观察的空间，保证了拉削的顺利进行。
[0058]
总之，本发明的上定心夹具、拉削系统根据拉削设备与工件要素，选择或设计相应定位尺寸与偏心量，实现粗精加工全程拉削动作。本发明的设计方法综合考虑了夹具要素、机床、刀具、工件参数几个的内在联系及变化规律，使设计和选用夹具不再盲目，一次性完美地选择或设计偏心量及其它相关尺寸，实现了粗精加工全程的拉削加工，大大节约了时间，提高了工作效率。本发明是单齿拉削工艺方法上的显著进步，适用于重型机械内花键的单齿拉削机床。
技术特征：1.内花键单齿拉削用的上定心夹具，其特征是：它包括上定心本体(9)、平键(10)，上定心本体(9)为上大下小的两段式阶梯轴，且沿轴向设置有导杆通孔；其小直径段的外圆为止口圆柱面(7)、与工件(16)上部的内孔配合，其大直径段的下平面为止口台阶平面(8)、压在工件(16)的上平面上；止口圆柱面的直径为d1、中心为点o，导杆通孔的直径为d1、中心为点o
′
，导杆通孔沿oo
′
一端加工有平键安装槽、另一端加工有导轨槽，导杆通孔、平键安装槽、导轨槽均为轴对称图形、对称轴为直线oo
′
，平键(10)设置平键安装槽内，点o与点o
′
之间的水平距离为上定心偏心距e，其取值范围是0.5d-(c+n+m-p)≤e≤0.5d-(c+n+q+k)，上定心偏心距e值为一个范围，在该范围内取具体值时为e＇；式中：c为刀具至导杆中心的水平安装距的最小值，其取值与机床有关；n为刀具在水平方向的投影，其取值与刀具有关；q为径向切入空间，其取值与加工工艺有关，一般取5mm以上；k为花键底面的两端与其中心的水平距离，其取值与工件有关；m为刀具的切削刃径向进给量最大值在水平方向的投影，其取值与机床有关；p为径向进给富余量，其取值与加工工艺有关，一般取3mm以上；工件(16)上花键(17)的小径为d、大径为d、槽宽为b。2.根据权利要求1所述的上定心夹具，其特征是：n＝n*cosv，n为刀具(15)的长度，v为刀具安装面与水平面的夹角，夹角v与刀具安装面及使用时p点的位置有关，u为刀杆(14)与进给杆前平面的夹角，p点为刀杆(14)与进给杆(12)的斜面(13)的接触点，p点位置变化时夹角u随之变化；夹角v优选在10
°
至13
°
之间，即n≈0.98n≈n。3.根据权利要求1所述的上定心夹具，其特征是：上定心本体(9)上设置有排屑槽，排屑槽设置在导轨槽的外部，排屑槽为轴对称图形、对称轴为直线oo
′
，排屑槽的宽度为b1比刀具的宽度b至少宽60mm以上。4.根据权利要求1所述的上定心夹具，其特征是：上定心本体(9)上设置有观察孔，观察孔的宽度b2大于80mm，观察孔可以不开缺口，也可以开缺口。5.根据权利要求1所述的上定心夹具，其特征是：上定心本体(9)上设置两个减重孔(18)，两个减重孔(18)关于直线oo
′
对称。6.根据权利要求1所述的上定心夹具，其特征是：上定心本体(9)上设置有两个起吊螺孔(19)，两个起吊螺孔(19)关于直线oo
′
对称，两个起吊螺孔的中心连线与上定心本体(9)的中心o的偏离值s与下定心夹具(6)的重心偏离值相同。7.内花键单齿拉削用的拉削系统，其特征是：它包括机床工作台(1)、丝杆(2)、移动工作台(3)、旋转工作台(4)、下定心夹具(6)、机床导杆(11)、进给杆(12)、刀杆(14)、刀具(15)、权利要求1-6任一所述的上定心夹具，上定心夹具包括上定心本体(9)、平键(10)；移动工作台(3)通过丝杆(2)与机床工作台(1)连接，旋转工作台(4)与移动工作台(3)连接，下定心夹具(6)固定在旋转工作台(4)上且通过旋转工作台(4)的定位止口(5)定位，工件(16)放置在下定心夹具(6)内；机床导杆(11)从上定心夹具、工件(16)、下定心夹具(6)的孔中穿过，其下端固定在机床工作台(1)的上平面上，其上段与上定心本体(9)的导杆通孔配合且通过平键(10)与上定心本体(9)连接；进给杆(12)、刀杆(14)均嵌入在机床导杆(11)的导槽内，刀杆(14)与进给杆(12)通过进给杆斜面(13)接触，刀具(15)设置在刀杆(14)上。8.内花键单齿拉削用的上定心夹具、拉削系统的设计方法，其特征是：按照以下五个方面考虑，从而保证单排单齿拉刀拉床的拉削工作：第一有径向切入空间，第二有径向进给富余量，第三上定心控制机床导杆沿径向进给垂直方向竖直，第四上定心控制机床导杆沿径
向进给方向竖直，第五有运刀、铁屑、切削液、观察的空间。9.根据权利要求7所述的设计方法，其特征是：为了保证刀具安装后不会与工件内孔发生干涉(碰刀)且能够将拉到键槽的底部，因此必须对上定心偏心距e的尺寸进行设计，其必须满足以下两个条件：要保证第一个条件即刀具具有径向切入空间q，应有下式
①
成立：e+c+n+q+k≤d/2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ①
式中：径向切入空间q的取值与加工工艺有关，一般取5mm以上；c为刀具至导杆中心的水平安装距的最小值，其取值与机床有关；n为刀具在水平方向的投影，其取值与刀具有关；k为花键底面的两端与其中心的水平距离，其取值与工件有关；d为工件(16)上花键(17)的小径；要保证第二个条件即刀具具有径向进给富余量p，应有下式
②
成立：e+c+n+m≥p+d/2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ②
式中：m为刀具的切削刃径向进给量最大值在水平方向的投影，其取值与机床有关；径向进给富余量p的取值与加工工艺有关，一般取3mm以上；d为工件(16)上花键(17)的大径；解不等式
①②
得上定心偏心距e的取值范围如下：0.5d-(c+n+m-p)≤e≤0.5d-(c+n+q+k)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ③
当
③
式有解时，上定心偏心距e值为一个范围，在该范围内取具体值时为e＇，保证了花键径向的切削；当0.5d-(c+n+m-p)＞0.5d-(c+n+q+k)时，
③
式无解，需要重新选择机床、刀具。10.根据权利要求7所述的设计方法，其特征是：为了保证了花键槽沿轴向的加工尺寸、加工精度，从而满足以下两个条件：第三个条件是要保证上定心控制机床导杆沿径向进给垂直方向竖直，即y＝0：其中，机床导杆(11)的下部与机床工作台(1)上平面的中心为原点o1＇，其y＝0；机床旋转工作台(4)与机床工作台(1)通过长平键连接，其中心为点o1，其y＝0；下定心夹具(6)固定工件(16)、工件(16)的轴线oo1竖直、点o的y＝0；机床导杆(11)通过平键(10)与上定心本体(9)的对称平键槽连接、机床导杆(11)的轴线o＇o1＇竖直、点o＇的y＝0；四个点o1＇、o1、o、o＇的y＝0，保证了键槽对称度；第四个条件是要保证上定心控制机床导杆沿径向进给方向竖直，即e1＝e＇：其中，e1为使用时机床旋转工作台(4)的中心o1与机床导杆(11)在机床工作台(1)的上平面上的中心o1＇之间的水平距离，e＇为上定心偏心距e的具体值；下定心夹具(6)固定工件(16)、工件(16)的轴线oo1竖直，机床导杆(11)通过平键(10)与上定心本体(9)的对称平键槽连接、机床导杆(11)的轴线o＇o1＇竖直，直线o＇o1＇∥直线oo1，加之条件三中四个点的y＝0，则此时e1＝e＇，保证了花键槽的底面沿整个花键套的轴线深度一致。11.根据权利要求7所述的设计方法，其特征是：为了保证第五个条件，即上定心夹具有运刀、铁屑、切削液、观察的空间：上定心上设计排屑槽，其宽度b1，b1比刀具宽60mm以上；上定心上设计观察孔，观察孔b2的宽度80mm以上；上定心上设计两个减重孔(18)，两个减重孔(18)关于直线oo
′
对称；上定心上设计两个起吊螺孔(19)，两个起吊螺孔(19)关于直线oo
′
对称，两个起吊螺孔
的中心连线与上定心中心偏离值s与下定心夹具(6)的重心偏离值同，即夹具重心在此两螺孔中心连线上。
技术总结本发明公开了内花键单齿拉削的上定心夹具、拉削系统及其设计方法。本发明内花键单齿拉削用的上定心夹具，它包括上定心本体、平键，上定心本体为上大下小的两段式阶梯轴，且沿轴向设置有导杆通孔；其小直径段的外圆为止口圆柱面、与工件上部的内孔配合，其大直径段的下平面为止口台阶平面、压在工件的上平面上；止口圆柱面的直径为D1、中心为点O，导杆通孔的直径为d1、中心为点O
技术研发人员：肖士喜 邰紫鹏 王月月 沈一名 洪光喜 孟家健
受保护的技术使用者：泰尔重工股份有限公司
技术研发日：2022.07.22
技术公布日：2022/11/1
