车削开合螺母专用夹具设计

2010-06-22韦运生

装备制造技术 2010年8期

韦运生

（广西机械高级技工学校，广西柳州545005）

机床夹具是机械加工工艺系统的一个重要组成部分，是提高产品加工精度、提高生产效率的工艺措施。角铁式车夹具的结构，是具有类似于角铁的夹具体，夹具结构不对称，需要加平衡装置。夹具安装在车床主轴上，常用于加工壳体、支座、接头等类零件上的回转面及端面。本文是针对车床开合螺母零件设计的专用夹具。

1 开合螺母零件

产品零件名称为C618K-4开合螺母（如图1），材料是ZQSn6-6-3，加工工序为精车T 36×6-8及端面；加工要求是：保证T 36×6-8孔轴心线与至燕尾底面B的距离为（44±0.05）mm，平行度0.04 mm，保证T 36×6-8孔轴心线基准A的垂直度0.04 mm，产品为批量生产。为了方便快捷加工，使用C618K普通车床为加工设备。

图1 开合螺母零件图

2 夹具结构的设计

夹具结构如图2所示。

2.1 夹具通过过渡盘与机床主轴连接

由于夹具径向尺寸较大，采用过渡盘与车床主轴轴颈连接，即主轴前端短锥面与过渡盘连接的方式。过渡盘推入主轴后，其端面与主轴端面只允许有0.05～0.1 mm的间隙，用螺钉均匀拧紧后，即可保证端面与锥面全部接触，以使定心准确而且刚性好。夹具体2则以其定位止口按H7/js 6装配在过渡盘1的凸缘上，用螺钉紧固。这种连接方式的定心精度，受配合间隙的影响。为了提高定心精度，可按找正圆Ф60 mm校正夹具与机床主轴的同轴度。

图2 夹具结构图

2.2 找正基面的设置

为保证车床夹具的安装精度，安装时应对夹具体的限位表面进行仔细校正。

（1）车床夹具的设计中心对主轴回转中心的同轴度应控制在Ф0.01 mm之内。

（2）限位端面对主轴回转中心的跳动量不应大于0.01 mm。

2.3 定位元件的设置

设计要点为在车床上加工回转面时，要求工件被加工面的轴线与车床主轴的旋转轴线重合，夹具上定位元件的结构和布置，必须保证这一点。因此，对于同轴的轴套类和盘类工件，要求夹具定位元件工作表面的中心轴线与夹具的回转轴线重合。对于壳体、接头或支座等工件，被加工的回转面轴线与工序基准之间有尺寸联系或相互位置精度要求时，则应以夹具轴线为基准，确定定位元件工作表面的位置。

为了保证工序尺寸精度要求，根据基准重合原则，选择底平面B和燕尾为主要定位基准限制5个自由度，定位销钉8限制1个自由度。这样工件的6个自由度就被完全限制了。

2.4 夹紧装置的设置

设计要点为在车削过程中，由于工件和夹具随主轴旋转，除工件受切削扭矩的作用外，整个夹具还受到离心力的作用。此外，工件定位基准的位置相对于切削力和重力的方向是变化的。因此，夹紧机构必须产生足够的夹紧力，自锁性能要良好。

对于角铁式夹具，还应注意施力方式，防止引起夹具变形。离心力、切削力也会加剧这种变形。本工序为切削T型螺纹，工件转速较低，切削力较小，夹具采用斜楔夹紧机构，可满足加工要求。图2中斜楔7与直角靠铁4接触侧面有1:100的斜度，由于精车前，工件的燕尾部分已经加工，并且经过刮削，精度很高。当拧松紧定螺钉5和固定螺钉6时，松开斜楔，燕尾部分出现间隙，工件容易取出；装夹工件时，将斜楔夹紧工件，拧紧紧定螺钉5和固定螺钉6，工件就被固定在夹具的正确位置。

2.5 夹具的平衡

由于加工时夹具随同主轴旋转，如果夹具的总体结构不平衡，则在离心力的作用下将造成振动，影响工件的加工精度和表面粗糙度，加剧机床主轴和轴承的磨损。因此，车床夹具除了控制悬伸长度外，结构上还应基本平衡。角铁式车床夹具的定位元件及其他元件总是布置在主轴轴线一边，不平衡现象最严重，所以在确定其结构时，特别要注意对其进行平衡。

平衡的方法有两种：设置平衡块或加工减重孔。设计中采用设置平衡块的方法。在确定平衡块的重量时，可用隔离法作近似估算，即把工件及夹具上的各个元件，隔离成几个部分，互相平衡的各部分可略去不计，对不平衡的部分，则按力矩平衡原理，确定平衡块的重量或减重孔应去除的重量。

2.6 夹具外形尺寸的确定

夹具结构要紧凑，其悬伸长度要短。车床角铁式夹具，一般是在悬臂状态下工作，为保证加工的稳定性，夹具的结构应紧凑、轻便，悬伸长度要短，尽可能使重心靠近主轴。

夹具的悬伸长度L与轮廓直径D之比，应参照以下数值选取：直径在150～300 mm之间的夹具，L/D≤0.9。夹具的外形轮廓应设计成圆形，为保证安全，夹具上的各种元件一般不允许突出夹具体圆形轮廓之外。此外，还应注意切屑缠绕和切削液飞溅等问题，必要时应设置防护罩。夹具的结构应便于工件在夹具上的安装和测量，切屑能顺利排除或清理。最大外形轮廓尺寸SL为Ф202 mm，长度145 mm。