夾具設(shè)計(jì)在大偏心距零件加工中的應(yīng)用

楊航 李飛

摘要：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，為保證工件某工序的加工要求，必須使工件在機(jī)床上相對(duì)刀具的切削或成形運(yùn)動(dòng)處于準(zhǔn)確的相對(duì)位置，偏心零件的定位夾具的質(zhì)量的好與壞直接影響加工精度和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，本文將主要介紹一種大偏心距零件的夾具設(shè)計(jì)，以提高加工精度，促進(jìn)機(jī)械加工業(yè)更好地發(fā)展。

關(guān)鍵詞：夾具設(shè)計(jì)； 大偏心距；零部件

當(dāng)用夾具裝夾加工一批工件時(shí)，是通過(guò)夾具來(lái)實(shí)現(xiàn)這一要求的。而要實(shí)現(xiàn)這一要求，又必須滿足工件在夾具中占有正確的加工位置；夾具裝夾在機(jī)床上的準(zhǔn)確位置；刀具相對(duì)夾具的準(zhǔn)確位置。這里涉及了三層關(guān)系：零件相對(duì)夾具，夾具相對(duì)于機(jī)床，零件相對(duì)于機(jī)床。工件的最終精度是由零件相對(duì)于機(jī)床獲得的。所以“定位”也涉及到三層關(guān)系：工件在夾具上的定位，夾具相對(duì)于機(jī)床的定位，而工件相對(duì)于機(jī)床的定位是間接通過(guò)夾具來(lái)保證的。工件定位以后必須通過(guò)一定的裝置產(chǎn)生夾緊力把工件固定，使工件保持在準(zhǔn)確定位的位置上，否則，在加工過(guò)程中因受切削力，慣性力等力的作用而發(fā)生位置變化或引起振動(dòng)，破壞了原來(lái)的準(zhǔn)確定位，無(wú)法保證加工要求。這種產(chǎn)生夾緊力的裝置便是夾緊裝置。

一、偏心夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

對(duì)于大偏心距零件的加工，如果直接裝夾在加工設(shè)備上是不行的，無(wú)法保證其加工的精度和加工的質(zhì)量，這就需要設(shè)計(jì)一個(gè)專(zhuān)門(mén)的夾具對(duì)零件進(jìn)行裝夾。將夾具體的一端在車(chē)床的卡盤(pán)上夾住，對(duì)夾具體另端進(jìn)行外圓和圓孔的加工，外圓與夾具體左端同軸線，圓孔用來(lái)安裝工件。圓孔的直徑是兩倍的偏心距和工件外圓直徑的總和，然后在夾具體上進(jìn)行定位螺釘孔的加工，螺釘孔數(shù)量為兩個(gè)。先進(jìn)行工件的端面以及其外圓的加工，加工完成后將工件在夾具體中放置好，在用夾緊螺釘對(duì)其進(jìn)行鎖緊。鎖緊后會(huì)發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于夾具體的軸線來(lái)說(shuō)，工件軸線出現(xiàn)了一段距離的偏差。因?yàn)楣ぜ募庸せ鶞?zhǔn)是以?shī)A具體的外圓作為參考的，工件上新圓孔的中心和夾具體的中心在一個(gè)位置上，所以加工完成的圓孔孔心和工件回轉(zhuǎn)中心二者之間存在一定的偏差量，而這個(gè)偏差量就可以看作是工件加工要求達(dá)到的偏心距。

二、加工工藝分析

根據(jù)加工的實(shí)際情況，結(jié)合專(zhuān)用的偏心夾具，可以按照如下工藝來(lái)加工：將零件找正，車(chē)φ250+0.02內(nèi)孔，再以φ250+0.02內(nèi)孔定位車(chē)φ150 的外圓和10mm 的凸臺(tái)；將零件裝在夾具上，用M18 的銷(xiāo)軸進(jìn)行定位；擋住φ150的外圓， 用M18 的螺母來(lái)壓緊10mm 的凸臺(tái)； 用的孔進(jìn)行導(dǎo)向；利用銷(xiāo)軸壓緊零件，車(chē)φ220+0.02通孔，車(chē)φ300+0.02階梯孔；然后將零件反過(guò)來(lái)裝夾，校正，車(chē)另外的φ300+0.02階梯孔。

三、夾具定位誤差分析

如圖1所示，用φ200 圓盤(pán)的兩個(gè)M18 螺紋的銷(xiāo)軸來(lái)定位。銷(xiāo)軸必須經(jīng)過(guò)精加工，保證尺寸為φ18±0.01。由于兩個(gè)M18 螺紋的銷(xiāo)軸是已加工過(guò)的定位，基準(zhǔn)位移誤差△s=0.04 mm。高度定位基準(zhǔn)是底面，依靠M18 的螺帽來(lái)壓緊10mm 寬的凸臺(tái)，工序基準(zhǔn)是φ250+0.02的圓孔中心線，二者不重合，因此產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差。基準(zhǔn)尺寸為φ1500+0.04，定位點(diǎn)與零件中心成36°夾角，零件中心點(diǎn)在水平方向的定位誤差為：△b=0.04cos36°=0.0323mm。所以， 基準(zhǔn)不重合誤差為0.0323mm。由于偏心距50±0.04mm，公差為±0.04mm，故以上定位誤差在精度范圍內(nèi)，可以達(dá)到加工要求。對(duì)于一批工件來(lái)說(shuō)，由于每個(gè)工件彼此在尺寸、形狀和相互位置上均有差異，使得同一批工件在同一個(gè)夾具中進(jìn)行定位時(shí)，工件的各個(gè)表面具有不同的位置精度。使用夾具裝夾工件按調(diào)整法進(jìn)行加工時(shí)，即夾具（定位元件）相對(duì)于刀具的位置經(jīng)調(diào)整后，加工一批工件時(shí)不再變動(dòng)（對(duì)刀尺寸不變）。因此，對(duì)于這一批工件而言，如果不計(jì)加工過(guò)程中的其他誤差，則刀具成形表面（工件的被加工表面）在機(jī)床上的位置是不變的。因此，產(chǎn)生工序尺寸誤差的原因，就在于由于定位造成的同一批工件的每個(gè)工件的工序基準(zhǔn)位置不一致。所以，定位誤差是由于工件定位造成的、被加工表面的工序基準(zhǔn)在沿工序尺寸或位置要求方向上的最大可能變動(dòng)范圍，用△w表示。計(jì)算定位誤差的目的就是判斷定位精度?？炊ㄎ环桨改芊癖ＷC加工要求，是決定定位方案是否合理的重要依據(jù)。一般，定位誤差與加工精度應(yīng)滿足式（1）的關(guān)系。這里，T 為工件的工序尺寸公差或位置公差。

△w≤（）T （1）

在定位誤差分析時(shí)，一般考慮兩個(gè)方面：基準(zhǔn)位移誤差和基準(zhǔn)部重合誤差。（1） 基準(zhǔn)位移誤差。定位基面和定位元件本身的制造誤差會(huì)引起同一批工件的定位基準(zhǔn)相對(duì)位置的變動(dòng)，這一變動(dòng)的最大范圍稱(chēng)作基準(zhǔn)位移誤差，用△s表示?；鶞?zhǔn)位移誤差引起的定位誤差是△ws將在加工要求（尺寸、位置要求）方向上投影，即：△ws=△w）。這里，β 為△s與工序尺寸（或位置要求）方向的夾角。（2） 基準(zhǔn)不重合誤差。當(dāng)工件的工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合時(shí)，工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)之間必然存在位置誤差。由此引起同一批工件的工序基準(zhǔn)的最大變動(dòng)范圍，稱(chēng)為基準(zhǔn)不重合誤差，△b用表示。工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)之間的聯(lián)系尺寸稱(chēng)為基準(zhǔn)尺寸?！鱞等于基準(zhǔn)尺寸的公差。基準(zhǔn)不重合誤差引起的定位誤差，是將△b在加工要求（尺寸、位置要求）方向上投影。

采用這種專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的偏心夾具，大幅提高了加工的速度，降低了工人的加工難度，且加工的精度也容易保證，給生產(chǎn)帶來(lái)了較好的利潤(rùn)。

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