弹性定位夹具加工偏心工件

郭起胜

摘 要：本文所述为铸铁偏心工件的加工，该零件的加工难度在于保证φ47﹑φ40与φ22孔的中心距离，以及φ40和φ47的同轴度。用常规的四爪卡盘装夹加工，很难保证偏心距的精度及同轴度，为此，本文作者制作了弹性定位夹具进行加工，大大缩短了装夹辅助时间，又能保证加工精度，提高了生产效率，缩短生产周期。得到了使用单位的好平和认可，同时也为我公司创造了可观的经济效益。

关键词：偏心工件；弹性定位；装夹快捷

中图分类号：TG75 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）14-0093-02

偏心工件如图（1、3）所示，是我公司承接韶关某食品机械厂的来料加工件，材料是铸铁件，按图加工达图纸要求。

该零件的特点是：偏心距的精度高，平行度高，尺寸精度要求高，加工难度大。

解决上述问题的关键是：装夹和测量。

常规的加工方法图2是先用三爪卡盘装夹加工出φ160、φ42外圆φ22内孔及右端面，再用四爪卡盘装夹，通过划线校正后再加工其他部位。此装夹的校正非常困难，校正稍有一点误差，直接影响工件精度，而且生产效率很低。

1 夹具的设计与制作

现采用的弹性定位夹具如图4。采用此夹具可简化装夹、缩短装夹辅助时间，降低工人劳动强度，并能保证产品质量。

1.1 定位盘

如图5所示，定位盘上的φ47孔用于安装弹性薄壁（如图7），起控制工件偏心距的作用；定位轴孔φ22的精度及偏心距45的精度非常重要，直接影响加工时工件的精度；定位盘φ206外圆与支撑盘φ206孔配合。制作时可采用“加工中心”加工完成确保直径公差，垂直度，中心距。支撑盘左端三个螺纹孔与定位盘端面三个通孔对齐，以便螺杆穿入安装在普通车床C6140卡盘的法兰盘上。定位盘与支撑盘配合后起到定位与支撑工件的作用。

1.2 支撑盘

如图6所示，支撑盘φ206孔与定位盘φ206外圆配合，支撑盘左端三个螺纹孔与定位盘端面三个通孔对齐，以便螺杆穿入安装在普通车床C6140卡盘的法兰盘上。定位盘与支撑盘配合后起到定位与支撑工件的作用。

1.3 薄壁弹性定位体

薄壁弹性定位体采用材料40Cr，调质处理硬度达到HRC45-48加工而成，是一个开口薄壁套（如图7）起到弹性定位作用。

1.4 锥体

如图8，锥体与M8螺纹内六角螺钉配合。当锥体内螺钉拧紧时，φ47薄壁弹性定位体扩张与工件φ47内孔完全接触，起到很好定位作用。当锥体内螺钉拧出时，顶着限位套使锥体离开与薄壁弹性定位体的配合，薄壁弹性定位体弹回原来尺寸，加工完成后便于拆下工件。

1.5 压块

如图9，压块起夹紧力作用，采用两枚M12螺杆安装在支撑盘右端面的两螺孔内，拧紧螺母压块压紧工件。使得工件φ160端面与支撑盘右端面靠平，待加工工件。加工完成后确保工件端面的平行。

（1）夹具的结构。（2）夹具的安装及调整。（3）夹具的工作原理及操作方法。（4）工件的定位精度及自由度分析。

2 弹性定位夹具夹具加工工件的步骤及刀具、切削用量的选用

2.1 使用夹具加工工件的步骤

（1）先用三卡盘，用自做焊接的加长反爪，夹毛胚外圆φ150处车出φ160外圆及右端面。钻φ22内孔留（0.5～1毫米）佘量精车至尺寸。（2）采用七毫米台阶反爪靠平夹紧φ160外圆把φ150外圆车至尺寸及φ160左端面至尺寸。（3）三、拆下三爪卡盘，装上夹具，工件已加工好的φ22内孔套入定位轴内，工件φ160的右端面与支撑盘右端面靠平找正工件毛胚φ60外圆中心在主轴的旋转中心后，两压块压紧工件φ150左端面，加工出φ60外圆、端面、φ36孔、φ47孔至尺寸。（4）松开压块，拆下工件，进行反面加工，已加工好φ22内孔套入定位轴及加工好φ47孔套入弹性定位薄壁，工件φ160左端面靠平支撑盘端面后。拧紧锥体螺钉，使弹性薄壁扩张与工件φ47孔紧接触后，两压块压在φ160右端面，锁紧螺母使压块压紧工件，加工φ40内孔至尺寸，松开压块螺母及锥体螺钉使弹性薄壁弹回原来尺寸。取下工件，工件加工完成。经测量各部位尺寸及光洁度达到图纸要求。

2.2 刀具的选择

（1）刀片可选用YG6硬质合金，它的耐磨性，抗振性，抗冲击性都比较好，以及使用强度高。刀杆为45号钢。（2）加工外圆时，可选用93度主偏角的右偏刀。因为加工60外圆时由于两压块压在150外圆的左端面上，选用右偏刀可避开压块加工出60外圆。（3）加工端面选用93度主偏角的左偏刀。如选用45度左偏刀，在端面会产生一个45度斜角，再换成外圆刀车去这一斜角，会浪费一定的加工时间。（4）加工内孔选用93度镗孔刀。选择镗孔刀时，考虑到加工直径22孔时，孔径比较小，因此刀秆应小于孔经3～5毫米。

2.3 切削用量的选择

（1）主轴转速（n）：为延长车刀的耐用度，及工件加工完成后表面光洁度，主轴转速选择为粗车n=100转/分。精车n=200转/分。（2）吃刀深度（a）：因铸件毛胚尺寸比工件图纸尺寸大5～6毫米。加工直径160外圆时吃刀深度为a=（dw-dm）/2=（165-160）/2=2.5毫米。精车直径47和40内孔时，吃刀深度为a=（dw-dm）/2=（47-46）/2=0.5毫米。（3）进给量（f）：进给量是指工件每一周，車刀沿进给方向移动的距离。粗车时一般取为0.3～0.8毫米/转，精车时常取0.1～0.3毫米/转。加工时考虑到工作效率，与工件加工后的粗造度。粗车时f=0.4毫米/转，精车时f=0.15毫米/转。（4）切削速度（v）：又称线速度，切削时，车刀切削刃上某一点相对待加工表面在主运动方向上的瞬时速度。

V=πdn/1000=（3.14×160×100）/1000=50240/1000=50.24m/min。

3 使用效果

该零件是我公司承接韶关市某食品机械厂的来料加工，用常规装夹加工时，平均一天只加工20件左右，而且还不能全部保证形位公差达到图纸要求。采用弹性定位夹具加工时平均一天可加工100件，并且形位公差100%达到图纸要求，大大提高生产效率，缩短生产周期。得到了使用单位的好平和认可，同时也为我公司创造了可观的经济效益。

参考文献

[1]余俊.机械设计〈第二版〉[M].北京高等教育出版社，1986.

[2]许兆丰.车工工艺[M].中国劳动出版社出版，1996.

[3]王天谌.机械工人[M].机械工业出版社，2003.