套筒類零件車外圓夾具設(shè)計(jì)

李陽，朱中華

航空工業(yè)陜西航空電氣有限責(zé)任公司 陜西興平 713100

1 序言

在對零件進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，為了保證加工要求，首先要使零件相對刀具及機(jī)床有正確的位置，并使這個(gè)位置在加工過程中不因外力的影響而變動(dòng)。因此，加工前，要先將零件裝夾好。

零件裝夾的方法有兩種，第一種：將零件直接裝夾在機(jī)床的工作臺(tái)或花盤上。采用此方法，一般需要將零件找正后再夾緊，加工效率低，適用于單件或小批量生產(chǎn)。第二種：將零件裝夾在夾具上。采用此方法，只需對夾具找正裝夾一次，隨后將零件直接裝夾在夾具上。此方法相對第一種方法而言，被加工零件尺寸的一致性好，質(zhì)量穩(wěn)定且可減少輔助時(shí)間，因此生產(chǎn)效率高。因此在批量較大時(shí)，一般采用夾具裝夾零件。

2 套筒類零件車外圓夾具設(shè)計(jì)

圖1 某套筒零件

（2）車外圓夾具設(shè)計(jì) 若采用一般的夾具（見圖2），用零件內(nèi)孔定位，靠零件端面壓緊的方法加工，則夾具制造簡單，可實(shí)現(xiàn)對零件的定位夾緊。一般情況下，零件要順利裝入夾具，需至少使零件與夾具間有≥0.01mm間隙。而夾具在生產(chǎn)制造時(shí)，其本身定位部分對裝夾部分還有≤0.01mm的同軸度誤差。因此要滿足該零件外圓對內(nèi)孔的同軸度要求，需至少將該零件按內(nèi)孔尺寸分成5組，再按分組尺寸加工5組心軸，最后按分組用不同心軸加工。此方法針對該零件而言加工效率低。

圖2 一般心軸夾具1—心軸 2—零件 3—壓板 4—帶肩螺母

為解決該零件在一般夾具上因分組加工而導(dǎo)致的加工效率低的問題，我們根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)出一套用內(nèi)孔定位靠膨脹夾緊的夾具，如圖3所示。此夾具順利解決了該零件因定位面公差較大而必須分組的問題，并且保證了內(nèi)孔與外圓的同軸度。雖夾具結(jié)構(gòu)略顯復(fù)雜。但操作簡單，節(jié)約了加工輔助時(shí)間，大大提高了加工效率并且保證了產(chǎn)品質(zhì)量。

該夾具用心桿錐面與彈性套錐面相配合，并將彈性套裝在主體上，用圓柱銷防轉(zhuǎn)。主體與端環(huán)用6個(gè)螺釘聯(lián)接，在主體上車螺紋，將螺母旋于主體上。在心桿上裝彈簧并在其前端打一銷孔，使圓柱銷穿于心桿上。在主體上開腰形孔，使圓柱銷能在螺母的帶動(dòng)下帶著心桿左右移動(dòng)。將主體與錐柄壓合聯(lián)接，并在圓周上點(diǎn)焊6處。再將莫氏錐柄與機(jī)床主軸相配合，用拉桿拉緊聯(lián)接，將零件用內(nèi)孔定位裝于彈性套上，端面靠緊端環(huán)裝夾。

圖3 彈簧心軸夾具1—錐柄 2、6—圓柱銷 3—螺母 4—主體 5—螺釘 7—彈簧8—端環(huán) 9—彈性套 10—心桿 11—零件

當(dāng)螺母向左旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過圓柱銷帶動(dòng)心桿向左移動(dòng)。心桿與彈性套錐面接觸配合，使彈性套膨脹，實(shí)現(xiàn)對零件的定位夾緊。當(dāng)螺母向右旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過彈簧使心桿向右移動(dòng)，心桿與彈性套錐面脫離配合，彈性套恢復(fù)變形，松開對零件的夾緊，從而取下產(chǎn)品，裝夾另一件。

3 關(guān)鍵件設(shè)計(jì)

此夾具中關(guān)鍵零件為心桿與彈性套，如圖4、圖5所示。

圖4 心桿

心桿選用T8A材料，熱處理硬度53～58HRC，保證其具有足夠的強(qiáng)度及耐磨性。心桿錐面對基準(zhǔn)A同軸度應(yīng)≤0.01mm，以保證彈性套變形均勻。加工方法：粗車外圓留余量，兩端作中心孔，熱處理后一次裝夾頂磨心桿錐面與基準(zhǔn)A外圓，保證同軸度。

圖5 彈性套

彈性套選用合金鋼30CrMnSi，熱處理硬度38～43HRC，以保證其具有良好的彈性及耐磨性。彈性套上開4處均布開口槽，便于膨脹，為了防止彈性套熱處理后變形或脹口，在加工中應(yīng)注意先不銑通開口槽，在端面處留3～4mm用于聯(lián)接，在磨削完成后用刀具磨或線切割將開口槽開通，用于膨脹，還應(yīng)使彈性套錐面與外圓在一次裝夾中加工，保證其同軸度。在磨外圓時(shí)應(yīng)仍留0.1mm左右余量，裝配后加工。

心桿與彈性套成錐面配合，為保證彈性套變形均勻，心桿錐面與彈性套錐面錐角應(yīng)盡量保持一致。加工方法：在加工中將兩件配研磨并且用紅丹粉涂色，觀察，保證兩件錐面接觸面積≥80%。為保證夾具精度，在夾具裝配完成后，需要將彈性套微脹，用萬能外圓磨床以錐柄為基準(zhǔn)對彈性套外圓磨削，并靠磨端環(huán)右端面。保證彈性套外圓與錐柄同軸度≤0.01mm；端環(huán)端面與錐柄徑向圓跳動(dòng)≤0.01mm。

4 結(jié)束語

此夾具經(jīng)生產(chǎn)加工投入使用后發(fā)現(xiàn)，其操作簡單并且定心精度高。解決了該零件用一般夾具時(shí)因定位面公差相對同軸度要求較大使心軸必須分組加工而導(dǎo)致加工效率低的問題。不僅保證了外圓與內(nèi)孔的同軸度和產(chǎn)品質(zhì)量，而且大幅縮短了輔助時(shí)間，提高了工作效率。經(jīng)實(shí)踐證明，此方案可行。