陳燦紅

（廣東省高級(jí)技工學(xué)校，廣東 博羅 516100）

車(chē)削加工φ150偏心球腔專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)

陳燦紅

（廣東省高級(jí)技工學(xué)校，廣東 博羅 516100）

高精度偏心件是車(chē)削中比較難加工和保證精度的零件類(lèi)型，對(duì)其加工的切削用量選擇、刀具、工裝夾具有著很高的要求。文中工裝夾具采用偏心分度回轉(zhuǎn)專(zhuān)用夾具加工偏心球腔,能夠滿(mǎn)足加工的定位夾緊要求,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊,具有良好的加工工藝性和經(jīng)濟(jì)性。

夾具；車(chē)削；偏心

0 引言

車(chē)削加工中偏心零件工裝夾具一般可采用四爪卡盤(pán)找正加工或三爪自定心卡盤(pán)墊塊（厚度經(jīng)過(guò)計(jì)算）的方法裝夾，裝夾調(diào)整費(fèi)時(shí),雖可以加工，但對(duì)工人技術(shù)水平要求較高，效率低下，車(chē)削如圖1所示的4個(gè)精度要求較高的偏心球腔,加工的難度就更大了。為提高該零件的加工精度及效率,設(shè)計(jì)出一套加工4個(gè)偏心球腔工序的專(zhuān)用夾具。利用該夾具加工時(shí)能保證偏心球腔的中心線與主軸中心線同軸度,加裝分度裝置保證一道工序加工4個(gè)偏心球腔，并加平衡塊保證工件和主軸回轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。對(duì)于該偏心分度回轉(zhuǎn)裝置夾具的具體設(shè)計(jì)及方法見(jiàn)下文所述。

圖1 內(nèi)球

圖2 外球

1 零件分析

圖3內(nèi)外球配合件是由內(nèi)球和外球2個(gè)零件組合而成。內(nèi)球和外球在圓周上分別均布4個(gè)Sφ40的球腔，各球腔相對(duì)于基準(zhǔn)孔的位置度公差要小于或等于0.1 mm，表面粗糙度值為Ra1.6μm，內(nèi)球有2個(gè)M10的螺紋孔，分布在以工件中心為基準(zhǔn)，φ86 mm為直徑的圓周上，外球有對(duì)稱(chēng)分布的2個(gè)直徑為φ11 mm的孔，同時(shí)在每個(gè)球腔中心有一個(gè)M12的內(nèi)螺紋。工件材料均為45鋼。粗精車(chē)φ150 mm外圓和φ20內(nèi)孔、倒角2×45°、長(zhǎng)度30 mm。

圖3 內(nèi)外球配合

該工件在普通車(chē)床上加工,采用四爪卡盤(pán)或三爪卡盤(pán)裝夾將很難校正，且4個(gè)球腔圓度及表面質(zhì)量較難保證；經(jīng)分析，設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具在數(shù)控車(chē)床上編程粗精加工,不僅能保證精度,效率高,刀具價(jià)格低,同時(shí)也能達(dá)到表面粗糙度等要求。

2 夾具結(jié)構(gòu)分析

夾具設(shè)計(jì)原理是使待加工的球面的軸心與主軸同軸,為此設(shè)計(jì)這套專(zhuān)用夾具,該夾具分為偏心分度盤(pán)和夾具體兩大部分。

2.1 偏心分度盤(pán)

偏心分度盤(pán)是通過(guò)分度盤(pán)保證待加工的球面的軸線與主軸軸線重合，因此需把定位銷(xiāo)的軸線準(zhǔn)確移動(dòng)偏心距的距離。如圖4所示。

圖4 分度盤(pán)

分度盤(pán)結(jié)構(gòu)：分度盤(pán)的直徑是340 mm，厚度是30 mm，在分度盤(pán)中心向上平移一個(gè)偏心距（即工件中心到球心的距離），加工好一個(gè)M18的螺紋孔，是用來(lái)裝圓柱心軸的，以該分度盤(pán)為中心，向上偏移147 mm有個(gè)螺紋孔,該螺紋孔是用與裝螺紋定位銷(xiāo),定位銷(xiāo)的作用是準(zhǔn)確定位夾具的位置。以分度盤(pán)為中心，150 mm為半徑的圓周上均布有3個(gè)φ14的通孔，用于把分度盤(pán)裝夾在車(chē)床花盤(pán)上。把分度盤(pán)裝在花盤(pán)上，在用百分表校正外圓和端面，使其跳動(dòng)在0.02 mm內(nèi)。

分度盤(pán)固定在花盤(pán)上是相對(duì)不動(dòng)的，但因定位銷(xiāo)與夾具體有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，所以必須對(duì)定位銷(xiāo)進(jìn)行熱處理，以增加定位銷(xiāo)的耐磨性，或者在定位銷(xiāo)上加襯套，襯套與定位銷(xiāo)相對(duì)固定不動(dòng)，只要更換襯套就能直接使用。

2.2 夾具體

如圖5所示，該夾具是盤(pán)狀體，夾具的大徑為230 mm，總厚度為50 mm，中心有一個(gè)直徑為20 mm的基準(zhǔn)孔，該孔是與分度盤(pán)上的定位銷(xiāo)軸連接，以該孔為基準(zhǔn)，以直徑為150 mm、壁厚為18 mm的圓環(huán)套，該圓環(huán)套上均布有4個(gè)M10的螺栓，用于固定工件；以中心為基準(zhǔn)、以104 mm為半徑上均布有4個(gè)直徑為10 mm的通孔，這4個(gè)孔與分度盤(pán)上的定位銷(xiāo)相對(duì)。

圖5 夾具體

把工件裝入夾具體的圓環(huán)套中采用間隙配合,該配合能保證零件可自由裝拆,用4個(gè)螺栓緊固，這樣保證在加工時(shí)工件和夾具體處于鎖緊狀態(tài),以利于刀具在加工偏心球面時(shí),更好地保證該球面的尺寸精度。

當(dāng)完成第1個(gè)球面加工后，擰松工件中心上的緊固螺母，拔出開(kāi)口墊片，以?shī)A具體上的基準(zhǔn)孔為中心，將夾具體旋轉(zhuǎn)90°，使夾具體上的孔與定位銷(xiāo)準(zhǔn)確定位，然后再裝上開(kāi)口墊片并緊固螺母，準(zhǔn)確定位加工第2個(gè)均布球面，從而保證球面的等距和位置精度要求。如圖6所示。

圖6 加工第二個(gè)均布球面

由于每加工完一個(gè)球腔后，都要拆松螺母，旋轉(zhuǎn)夾具體，然后夾緊，因此夾具體的中心孔與分度盤(pán)的銷(xiāo)軸之間有相對(duì)摩擦，必須對(duì)其進(jìn)行熱處理，增強(qiáng)耐磨性，否則損壞嚴(yán)重。

3 裝配及平衡

3.1 裝配步驟

1）把分度盤(pán)裝在花盤(pán)上，用百分表校正，使其徑向圓跳動(dòng)在0.02 mm范圍內(nèi)，再用3個(gè)M12的螺栓夾緊固定。

2）把夾具體裝在分度盤(pán)上，用定位銷(xiāo)定位。

3）把工件裝在夾具體的圓環(huán)套上，用螺栓把其夾緊，再鎖緊銷(xiāo)軸上的螺母，從而夾緊整個(gè)夾具體。

4）編程粗精加工第一個(gè)半圓球面至圖樣要求后拋光表面。

5）拆下夾具體上M16的螺母，以銷(xiāo)軸為旋轉(zhuǎn)點(diǎn)，將夾具旋轉(zhuǎn)90°，使定位銷(xiāo)與夾具體上的孔準(zhǔn)確配合，再用螺母夾緊，車(chē)削第2個(gè)半圓球面，第3、第4個(gè)半圓球面依次類(lèi)推。

裝配后的圖（含工件）如圖7所示。

圖7 裝配圖

3.2 平衡

因?yàn)楸咎讑A具屬于花盤(pán)類(lèi)非對(duì)稱(chēng)旋轉(zhuǎn)夾具，工件安裝后會(huì)產(chǎn)生偏心，旋轉(zhuǎn)起來(lái)會(huì)嚴(yán)重影響加工穩(wěn)定性，而做靜平衡試驗(yàn)對(duì)于該夾具是非常重要的，它影響設(shè)備的正常運(yùn)行，也影響工件的質(zhì)量和加工效率及操作工人的安全，所以必須對(duì)此裝置進(jìn)行平衡試驗(yàn)，以保證加工平穩(wěn)性。對(duì)不平衡的部分按力矩平衡原理確定平衡塊的重量。平衡后如圖8所示。

圖8 平衡裝夾

［1］李慶壽.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1984.

［2］楊峻峰.機(jī)床及夾具［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2005.

［3］成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.

（編輯 昊 天）

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1002-2333（2015）04-0211-03

陳燦紅（1974—），女，助理講師，從事機(jī)械加工工作。

2014-11-16