活塞杆销孔数控车夹具的设计

王伟光 陈光明

摘 要：本文通过分析活塞杆销孔的加工工艺、产品要求、结构特点，制定了新的活塞杆销孔加工工艺并设计专用的数控车床夹具，文中着重阐述了夹具的定位方案、夹紧方式和工作过程，以及夹具的总体设计。实践证明，该夹具操作方便，提高了生产效率。

关键词：数控车 夹具 活塞杆

笔者学校承接了大批量的“活塞杆”制作工作，如采用传统的加工工艺生产，不仅生产工序多，而且需要增添新的加工设备，前期投入大，产品报废率高，效率低下，远远不能满足生产的需求。因此，笔者对传统的加工工艺进行了改造，在企业原有的简易数控车床上增设一套专用活塞杆销孔加工的工装夹具，使该机床装夹工件快速、生产效率高、定心基准可靠。这种方法可满足小企业生产线“大批量、高效率、快节奏”的零件加工需要。

一、零件图样分析

如图1所示，“活塞杆”为45号钢棒料粗车成型，最大直径14mm，前端开有4mm开口槽，对称度要求0.025mm，粗糙度要求1.6μm，精度要求较高，在开口槽的圆柱面上有一个φ8圆柱通孔，销孔要与该基准A保持垂直度0.04mm，且销孔的精度和表面粗糙度要求较高。根据图样尺寸，笔者把工艺安排为下料—数控车外形—铣开口槽—铣销孔，通过试制发现存在下述缺点难以克服：

一是由于夹紧工件的工艺基准与加工孔的设计基准分开，销孔与基准A的垂直度要求0.04mm难以保证。

二是铣削时夹持φ14mm外圆柱面易产生转动，加工孔精度0.022mm难以保证。

三是铣削装夹辅助时间长，不能满足企业“高效率、快节拍”的需要。

因此，笔者对现有的加工工艺进行了调整，把销孔从铣削加工改为车削加工。如此一来，需在数控车床上添加新的专用工装夹具，该夹具需满足四点要求：一是保证加工销孔与基准A的垂直度要求及自身的精度要求。二是安装定位精度高，拆卸辅助时间短。三是夹紧快速、可靠，即夹紧力足够大。四是维修、更换方便。

二、活塞杆销孔数控车夹具的设计制作过程

经过对产品的图样分析，笔者通过三维软件设计了专用夹具的模型结构，从中寻找一种既快捷，又保证产品质量的数控车削专用夹具，下面对专用夹具的整个设计制作过程进行详细的介绍。

设计时采用φ14mm外圆柱面夹紧和端面定位的方式。该产品的φ14mm外圆柱面在前一道工艺数控车削后尺寸精度和表面粗糙度较高，且圆柱面较长，可使产品装夹时定位准确，夹紧方便。工装制作完成后，笔者到生产车间进行了试生产。通过试生产，我们发现效果不太理想，产品的质量不容易保证，主要存在以下几个问题。

一是φ8mm销孔和开口槽的位置精度不能满足图样的要求，报废率较高。

二是φ8销孔和开口槽的垂直度不能满足图样的要求。

三是装夹不太方便，效率不高。

针对以上存在的问题，笔者对专用夹具进行了分析解剖，发现重要的原因是定位基准的选择不合理，导致基准不统一。发现问题后立即对专用夹具定位基准进行改进，利用开口槽的圆弧倒角面采用定位销对产品进行定位，减小了中间环节尺寸换算的误差累积。改进后的夹具结构如图2所示，专用夹具主要有夹头主体、主轴连接螺纹、定位销和锁紧螺母四部分组成。夹头主体通过主轴连接螺纹和简易数控车床相连，活塞杆装入夹头主体前端的工件安装孔，通过定位销定位，锁紧螺母锁紧工件。启动数控车床对活塞杆进行车削加工，经过小批量的试生产后，检验φ8mm销孔和开口槽的位置精度、垂直度及孔的精度和粗糙度值全部满足图样的要求，而且装夹方便，效率大大提高，产量由原来的每班300只，提高到了每班800只。

图2

三、总结

在实际的生产过程中，我们经常会遇到一些车铣复合的大批量机械产品的数控加工问题。如果采用传统的加工工艺，生产成本高，效率低下，通常会设计专用的组合夹具，本例中产品就是利用专用夹具进行加工生产。实践证明，笔者设计的专用夹具，装夹简单、方便，并且保证了产品加工精度的要求，提高了企业的生产效率，这种加工工艺的改进思路也可以用于其他类似零件的加工。

（作者单位：新昌职业技术学校）