定位环零件切削加工工艺及夹具设计

◆孙德英

作者：孙德英，大连职业技术学院机械工程学院副教授，研究方向为数控技术及实训教学管理（116037）。

1 定位环零件图分析

如图1所示为定位环零件图，该零件形状简单，材料为STKM16A，综合切削性能较好。两端面的平行度公差及粗糙度可通过磨削加工即可保证；内孔尺寸及形位精度要求较高，通过数控车削加工，在适当的定位与夹紧方式下，可保证加工精度。

图1 定位环零件图

该件单边壁厚较薄（11.5 mm），径宽比较大（19 mm）。采取直接夹持该工件外圆进行加工，Ф（110.0535+0.0175）mm内孔尺寸及0.01 mm的圆度很难保证。为此，除在工序上考虑该零件的精度之外，还要采用一种专用夹具，把该件直接所受的径向夹紧力转移或变为轴向夹紧力。

2 定位环零件切削加工工序

下料使用锯床下料，毛坯尺寸为Ф135×15，如图2所示。

图2 定位环毛坯图

第一次安装使用QTN150数控车床，三爪卡盘夹持Ф135 mm外圆，夹持长度为5 mm；车削外圆和右端面至定位环零件图要求，并倒角C0.5；车削内孔尺寸至Ф109.1 mm，单边留约余量0.45 mm，深度10 mm，并倒角内孔C0.5，如图3所示。

图3 外圆及右端面加工装夹示意图

第二次安装使用QTN150数控车床，三爪卡盘夹持已加工好的Ф133 mm外圆，夹持长度为5 mm，车削左端面至7+0.3，并角C0.5，如图3所示。

图4 左端面加工示意图

第三次安装使用QTN150数控车床，三爪卡盘夹持定位环专用夹具的Ф145 mm外圆；之后把图4所示工件装于定位环夹具底座上，装上定位环压盖，用螺钉拧紧；车削内孔尺寸Ф109.1 mm至尺寸Ф110.0535（F7），如图5所示。

图5 夹具使用示意图

第四次安装使用M7130磨床，磨削加工（7+0.1）mm两平面至定位环零件图要求。

3 定位环零件夹具

由图5可以看出，该夹具由底座、压盖及螺钉等元件组成。使用时，把数控车削加工好的定位环工件放在底座上，放上压盖，之后拧紧三个螺钉即可。

该夹具的特点是把径宽比较大，薄壁定位工件由原来的径向直接夹紧方式（该方式易使工件变形，影响Ф110.0535（F7）圆度及尺寸精度），变为轴向夹紧方式（径向不受力，不影响Ф110.0535（F7）圆度及尺寸精度）。

图6 夹具底座零件图

如图6所示，定位环夹具底座限制了工件的5个自由度，满足了该件的加工尺寸精度要求。其中：止口深为6 mm，要小于定位环数控车削之后的厚度（7+0.5）mm；止口直径为Ф133H7 mm，对应工件的数控车削直径尺寸设计成Ф133h7 mm，采取间隙配合方式，以保证工件与夹具底座配合不影响零件的内径尺寸。

使用定位环夹具试切定位环工件，通过加工出的样件进行检测，其他尺寸及表面质量均满足图纸要求，可以使用该夹具装夹定位环工件进行加工，避免了原来的直接装夹工件外圆加工带来的误差现象的发 生。通过该定位环零件的切削加工工艺研究与分析，可以把结论应用于其他类似项目中。主要思想是把工件的径向夹紧力变为轴向夹紧力，或转移夹紧力作用位置，使薄壁或直径宽比较大的工件加工不因夹紧力而引起变形，保证工件的形位误差及表面质量。

[1]赵长明,刘万菊.数控加工工艺及装备[M].北京:高等教育出版社,2003.

[2]王光斗,王春福.机床夹具设计手册[M].上海:上海科学技术出版社,2000.

[3]杨永才.机械设计新标准应用手册[M].上海:上海科学技术出版社,1993.