薄壁套筒零件的夹具设计

卢开斌

（建东职业技术学院，江苏 常州 213022）

1 零件的分析

零件图如图1所示。

图1 零件图

（1）加工方法的选择。此件为薄壁套筒零件，主要加工表面为孔和外圆表面。左段的外圆直径为10.7mm，公差0.1mm，粗糙度Ra1.6。内孔直径为10mm，公差0.1mm，粗糙度Ra3.2。单边壁厚基本尺寸仅为0.35mm。加工过程中如何防止变形是保证加工精度的关键因素，内、外表面加工根据精度要求选择车削。

（2）工件安装方法分析。由该零件的加工难易程度可知除以上分析的薄壁部分，其余各部分加工都比较容易，不是文章的关注点，重点是如何防止薄壁段在加工过程中变形。内外圆表面加工分在几次安装中进行，先终加工孔，然后以孔为精基准最终加工外圆。这种方法由于所用夹具（心轴）机构简单，且制造和安装误差小，因此可保证较高的位置精度，在套筒加工中一般多采用这种方法。

2 夹具设计

（1）问题的提出。本夹具主要用来左段直径为10.7mm，公差0.1mm，粗糙度Ra1.6的外圆表面，外圆表面与内孔有一定的技术要求。因单边壁厚只有0.35mm，因此在本道工序加工时除了要满足技术要求外，还应该防止加工变形，提高加工效率，降低劳动强度。

（2）心轴结构形式的选择。根据本零件的结构形式可知，其定位方式有圆柱心轴和过盈配合心轴。圆柱心轴为间隙配合的定位心轴，制造简单，工件装卸方便，但由于配合间隙的影响，定位精度不高，容易产生同轴度误差，而且因为工件壁厚只有0.35mm厚，在切削力的作用下极易发生撕裂工件的现象，不易采用。

过盈配合心轴有较小的圆锥度，可依靠锥度的自锁力定位，加工完成后，采用后螺母的螺旋力，克服工件对心轴的包紧力，卸下工件，这种方法结构较复杂。当圆锥度较大时，为了保证定位的稳定，也应采用前螺母作轴向夹紧。这种方法薄壁件轴向各处所受的外张力不等，易造成工件损坏，这种方法也不适合。

集两种定位方法的优点，设计一款专用的心轴。其理念是，根据零件尺寸加工一根两端带顶尖孔的圆柱心轴，体现安装方便的优点。再将心轴沿轴向均匀分为四瓣，安装时两端采用顶尖定位，在顶尖的挤压下四瓣轴块会径向膨胀，从而使工件径向定位并夹紧，采用鸡心夹做圆周驱动。工件受力均匀防止了工件受力变形，且安装方便。

（3）心轴机构设计。心轴结构如图2所示，心轴外侧两端套有一个弹性圈，以便在卸下工件时，心轴的四瓣仍可以联成一体，便于工件装入。图3为心轴与工件装配效果图。

图2 心轴结构图

图3 工件与心轴装配效果图

3 结语

一个零部件其质量的高低取决于设计、加工等因素，那么机械加工就是不可缺少的一部分，零件从设计好，到拿到工厂去加工，要加工出合格的产品，就必须在工艺以及夹具上下工夫，工艺编制的合不合理，夹具结构设计的合不合理这些都是很重要的因素。因此在加工零件之前，要认真的分析，然后编制合理的工艺和夹具设计，确保制造合格的产品，满足客户的需求。

［1］ 机械零件设计手册编写组.机械零件设计手册（下册）［M］.北京:冶金工业出版社，1994.

［2］ 吴宗泽，罗圣国.机械设计课程设计手册（第二版）［M］.北京:高等教育出版社，1999.

［3］ 李明望.机床夹具设计实例教程（第二版）［M］.北京：化学工业出版社，2016.