壳体零件加工车削工艺分析及夹具设计

黄晓东

摘 要 为保障壳体零件加工效果，提高加工效率，文章针对某殼体模具零件特点，进行了壳体零件车床夹具工艺的分析和专用机床夹具的设计，达到了零件加工质量以及生产安全要求。

关键词 壳体模具 零件 车削工艺 夹具设计

中图分类号：U463 文献标识码：A

机床夹具是实现被加工零件准确定位、夹压、刀具的导向以及装卸工件的限位等目的的部件。在制造生产中，机床夹具的运用能使保证产品质量，提高劳动生产率及减少劳动强度等，无论在传统机床上还是在数控机床或加工中心上，都起着非常关键的作用。然而，在车床夹具生产加工中，机床夹具设计的成功与否直接关系到被加零件加工效果的好坏。因此，完善加工工艺，优化夹具设计是提高生产效率保障企业经济效益的重要途径。

1壳体模具型芯零件概述

壳体模具是机器的基础件之一，主要功用是保持各轴.套及齿轮等零件在空间的位置关系，使其能够协调地运动，并起到支承各零件的作用。某汽车上的一个壳体模具型芯零件，如图1所示，文章将以该模具为例，介绍其车床夹具设计，包括车削工艺以及夹具设计。

2车削工艺分析

分析该零件图，其形状结构较复杂，材质选用HT200，对毛坯材料先进行车削加工，然后再加工其他道序，该车削道序的主要内容为：

以€%～20mm孔中心轴线为中心来加工其他表面，包括：两端直径€%～50mm的外圆端面，两端直径为？90mm的外圆端面及倒角，工件加工表面的旋转中心线需与机床主轴的回转轴线同轴，加工的关键是找到定位基准，同时应尽可能的提高劳动生产率和降低劳动强度，其车削工序图如图2所示。

3车床夹具设计

利用本夹具主要用来车左右端面，在车左右端面时，其他表面都是未加工的，该夹具主要用来保证工件加工表面的旋转中心线与机床主轴的回转轴线同轴。

3.1车床夹具结构

该车床夹具采用手动弹簧芯轴机构进行其内孔定位加紧，工件以€%～20mm通孔在弹性套筒上进行回转中心定位，同时利用芯轴端面进行端面定位，然后旋紧螺母，通过椎体和锥套的作用，让弹性套筒产生向外均匀的弹性变形，从而使工件胀紧来实现对工件的定芯夹紧，如图3所示。

3.2切削力及夹紧力的计算

（1）切削力的计算。

弹性套筒的最大夹紧力Nf=8，355N，此时Nf已大于3，000N的夹紧力，故本夹具可安全工作。

3.3夹具芯轴的有限元分析

本夹具主要利用套筒的外圆和芯轴端面进行定位，其中芯轴是主要承担传递载荷的关键定位元件，材料选用45钢，其屈服应力为355MPa。利用有限元分析软件建立芯轴的三维模型，并在应用程序中进行静力学分析，分析结果如图4所示。

其中，芯轴最下端为外螺纹，紫色的部分表示其受力在2.931€？0-2～29.26MPa，紫色和浅黄色都有的部分受力最复杂，也是最危险的部位，受力在2.931€？0-2～233.9MPa，紫色和蓝色的部分受力也在2.931€？0-2～58.49MPa，均低于其屈服应力355MPa，故该芯轴满足强度要求，可以安全的使用。

4结束语

实践证明，该设计结构简单，操作便捷， 确保了夹具可以安全的工作，极大地保证零件加工效果，解决了此类模具零件车削加工的装夹问题，具有很好的经济效益，对类似加工夹具设计提供了参考。

参考文献

[1] 李银玉，吴敬.簿壁壳体零件加工工艺及夹具设计[J].机床与液压， 2015（8）：44-45.

[2] 张智森，许永强，陆海桃等.薄壁壳体零件加工夹具设计[J]. 组合机床与自动化加工技术， 2016（6）：155-156.endprint