車削開合螺母專用夾具設(shè)計(jì)

韋運(yùn)生

（廣西機(jī)械高級(jí)技工學(xué)校，廣西柳州545005）

機(jī)床夾具是機(jī)械加工工藝系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，是提高產(chǎn)品加工精度、提高生產(chǎn)效率的工藝措施。角鐵式車夾具的結(jié)構(gòu)，是具有類似于角鐵的夾具體，夾具結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，需要加平衡裝置。夾具安裝在車床主軸上，常用于加工殼體、支座、接頭等類零件上的回轉(zhuǎn)面及端面。本文是針對(duì)車床開合螺母零件設(shè)計(jì)的專用夾具。

1 開合螺母零件

產(chǎn)品零件名稱為C618K-4開合螺母（如圖1），材料是ZQSn6-6-3，加工工序?yàn)榫嘥 36×6-8及端面；加工要求是：保證T 36×6-8孔軸心線與至燕尾底面B的距離為（44±0.05）mm，平行度0.04 mm，保證T 36×6-8孔軸心線基準(zhǔn)A的垂直度0.04 mm，產(chǎn)品為批量生產(chǎn)。為了方便快捷加工，使用C618K普通車床為加工設(shè)備。

圖1 開合螺母零件圖

2 夾具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

夾具結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.1 夾具通過過渡盤與機(jī)床主軸連接

由于夾具徑向尺寸較大，采用過渡盤與車床主軸軸頸連接，即主軸前端短錐面與過渡盤連接的方式。過渡盤推入主軸后，其端面與主軸端面只允許有0.05～0.1 mm的間隙，用螺釘均勻擰緊后，即可保證端面與錐面全部接觸，以使定心準(zhǔn)確而且剛性好。夾具體2則以其定位止口按H7/js 6裝配在過渡盤1的凸緣上，用螺釘緊固。這種連接方式的定心精度，受配合間隙的影響。為了提高定心精度，可按找正圓Ф60 mm校正夾具與機(jī)床主軸的同軸度。

圖2 夾具結(jié)構(gòu)圖

2.2 找正基面的設(shè)置

為保證車床夾具的安裝精度，安裝時(shí)應(yīng)對(duì)夾具體的限位表面進(jìn)行仔細(xì)校正。

（1）車床夾具的設(shè)計(jì)中心對(duì)主軸回轉(zhuǎn)中心的同軸度應(yīng)控制在Ф0.01 mm之內(nèi)。

（2）限位端面對(duì)主軸回轉(zhuǎn)中心的跳動(dòng)量不應(yīng)大于0.01 mm。

2.3 定位元件的設(shè)置

設(shè)計(jì)要點(diǎn)為在車床上加工回轉(zhuǎn)面時(shí)，要求工件被加工面的軸線與車床主軸的旋轉(zhuǎn)軸線重合，夾具上定位元件的結(jié)構(gòu)和布置，必須保證這一點(diǎn)。因此，對(duì)于同軸的軸套類和盤類工件，要求夾具定位元件工作表面的中心軸線與夾具的回轉(zhuǎn)軸線重合。對(duì)于殼體、接頭或支座等工件，被加工的回轉(zhuǎn)面軸線與工序基準(zhǔn)之間有尺寸聯(lián)系或相互位置精度要求時(shí)，則應(yīng)以夾具軸線為基準(zhǔn)，確定定位元件工作表面的位置。

為了保證工序尺寸精度要求，根據(jù)基準(zhǔn)重合原則，選擇底平面B和燕尾為主要定位基準(zhǔn)限制5個(gè)自由度，定位銷釘8限制1個(gè)自由度。這樣工件的6個(gè)自由度就被完全限制了。

2.4 夾緊裝置的設(shè)置

設(shè)計(jì)要點(diǎn)為在車削過程中，由于工件和夾具隨主軸旋轉(zhuǎn)，除工件受切削扭矩的作用外，整個(gè)夾具還受到離心力的作用。此外，工件定位基準(zhǔn)的位置相對(duì)于切削力和重力的方向是變化的。因此，夾緊機(jī)構(gòu)必須產(chǎn)生足夠的夾緊力，自鎖性能要良好。

對(duì)于角鐵式夾具，還應(yīng)注意施力方式，防止引起夾具變形。離心力、切削力也會(huì)加劇這種變形。本工序?yàn)榍邢鱐型螺紋，工件轉(zhuǎn)速較低，切削力較小，夾具采用斜楔夾緊機(jī)構(gòu)，可滿足加工要求。圖2中斜楔7與直角靠鐵4接觸側(cè)面有1:100的斜度，由于精車前，工件的燕尾部分已經(jīng)加工，并且經(jīng)過刮削，精度很高。當(dāng)擰松緊定螺釘5和固定螺釘6時(shí)，松開斜楔，燕尾部分出現(xiàn)間隙，工件容易取出；裝夾工件時(shí)，將斜楔夾緊工件，擰緊緊定螺釘5和固定螺釘6，工件就被固定在夾具的正確位置。

2.5 夾具的平衡

由于加工時(shí)夾具隨同主軸旋轉(zhuǎn)，如果夾具的總體結(jié)構(gòu)不平衡，則在離心力的作用下將造成振動(dòng)，影響工件的加工精度和表面粗糙度，加劇機(jī)床主軸和軸承的磨損。因此，車床夾具除了控制懸伸長度外，結(jié)構(gòu)上還應(yīng)基本平衡。角鐵式車床夾具的定位元件及其他元件總是布置在主軸軸線一邊，不平衡現(xiàn)象最嚴(yán)重，所以在確定其結(jié)構(gòu)時(shí)，特別要注意對(duì)其進(jìn)行平衡。

平衡的方法有兩種：設(shè)置平衡塊或加工減重孔。設(shè)計(jì)中采用設(shè)置平衡塊的方法。在確定平衡塊的重量時(shí)，可用隔離法作近似估算，即把工件及夾具上的各個(gè)元件，隔離成幾個(gè)部分，互相平衡的各部分可略去不計(jì)，對(duì)不平衡的部分，則按力矩平衡原理，確定平衡塊的重量或減重孔應(yīng)去除的重量。

2.6 夾具外形尺寸的確定

夾具結(jié)構(gòu)要緊湊，其懸伸長度要短。車床角鐵式夾具，一般是在懸臂狀態(tài)下工作，為保證加工的穩(wěn)定性，夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)緊湊、輕便，懸伸長度要短，盡可能使重心靠近主軸。

夾具的懸伸長度L與輪廓直徑D之比，應(yīng)參照以下數(shù)值選?。褐睆皆?50～300 mm之間的夾具，L/D≤0.9。夾具的外形輪廓應(yīng)設(shè)計(jì)成圓形，為保證安全，夾具上的各種元件一般不允許突出夾具體圓形輪廓之外。此外，還應(yīng)注意切屑纏繞和切削液飛濺等問題，必要時(shí)應(yīng)設(shè)置防護(hù)罩。夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于工件在夾具上的安裝和測(cè)量，切屑能順利排除或清理。最大外形輪廓尺寸SL為Ф202 mm，長度145 mm。

2.7 加工精度的分析

工件在車床夾具上加工時(shí)，加工誤差的大小受工件在夾具上定位誤差、夾具誤差、夾具在主軸上的安裝誤差和加工方法誤差的影響。

開合螺母在夾具上加工時(shí)，尺寸（44±0.05）mm的加工誤差的影響因素有：

（1）定位誤差ΔD。由于C面既是工序基準(zhǔn)，又是定位基準(zhǔn)，基準(zhǔn)不重合誤差ΔB為零。工件在夾具上定位時(shí)，定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)是重合的，基準(zhǔn)位移ΔY也為零，因此尺寸（44±0.05）mm的定位ΔD=0。

（2）夾具誤差ΔJ。夾具誤差為限位基面與止口軸線間的距離差，即夾具總圖上尺寸（44±0.02）mm的公差0.04 mm，以及限位基面相對(duì)安裝基面D、C的平行度和垂直度誤差0.01mm（兩者公差兼容）。

（3）夾具在主軸上的安裝誤差ΔA。過渡盤與車床主軸為錐面的配合，過渡盤與主軸間的最大配合間隙為0 mm。

夾具體與過渡盤止口配合尺寸為Ф165H7/js6，查表Ф165H7為Ф（165+0.04）mm，Ф165 js 6為Ф（165±0.0125）mm，過渡盤與夾具間的最大配合間隙為0.0525 mm。因此ΔA=0.0525 mm。

（4）加工方法誤差ΔG。車床夾具的加工方法誤差，如車床主軸上安裝夾具基準(zhǔn)（圓柱面軸線、圓錐面軸線或圓錐孔軸線）與主軸回轉(zhuǎn)線間誤差工，主軸的徑向跳動(dòng)、車床溜板進(jìn)給方向與主軸軸線的平行度或垂直度等。其大小取決于機(jī)床的制造精度、夾具的懸伸長度和離心力的大小等因素。一般取

ΔG= δ/3=0.1/3 mm=0.033 mm

夾具的總加工誤差為

精度儲(chǔ)備 JC=（0.1-0.074 5）mm=0.025 5 mm。

故此方案可取。

3 結(jié)束語

此角鐵式車床夾具，在燕尾部分采用了斜楔夾緊機(jī)構(gòu)，由于燕尾精度高，夾緊行程短，因而加工零件具有安裝迅速、定位準(zhǔn)確、效率高、質(zhì)量穩(wěn)定、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)，夾具在整個(gè)加工過程中達(dá)到了預(yù)期效果，具有一定的適用性。

[1]肖繼德，陳寧平.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.