曾福輝，羅萍

（廣東省技師學院，廣東 惠州 516100）

0 引言

盤類零件是機械加工中常見的典型零件之一，它的應用范圍廣泛。本文主要以電主軸的前蓋為例，并做詳細分析。

前蓋是高速電主軸非常重要的機械零件，其主要作用為：1）實現軸承外圈的軸向定位；2）防塵和密封，除零件本身內部的迷宮結構可以防塵和密封外，也常與密封件配合以達到密封的效果，以此來隔絕異物進入主軸；3）主軸運轉時，可起到傳遞轉矩和緩沖吸震的作用，使電主軸的轉動平穩(wěn)。因此該零件應具有足夠的強度、剛度及耐磨性，以適應前蓋的工作條件。該零件的主要工作表面為前后端面及內外圓，還有零件上的孔位尺寸和位置精度等。本文對于高速電主軸固定座加工工藝規(guī)程及夾具設計的主要任務為：完成電主軸前蓋零件加工工藝規(guī)程的制定及以精銑為主的銑床專用夾具的設計。通過對零件結構的工藝性分析，了解電主軸前蓋的外形輪廓及技術要求，主要加工面及基準的選擇，從而編制加工工藝規(guī)程；對于夾具設計，首先通過對零件加工工藝的分析，選取定位基面，然后根據切削力的大小和生產規(guī)模來確定夾緊方式，從而設計出合理高效的工裝夾具，以達到高精度、高效率、高品質的生產要求。

1 工藝分析

1.1 電主軸前蓋的作用

電主軸前蓋是一種用于連接其他零件或增加其他零件強度的機械零件。本文所述的電主軸前蓋是回轉面和平面的結合，內部由各階梯孔組成，端面及側面設置有若干沉臺孔、過孔及螺紋孔，其要求有較高的耐磨性、較高的強度及回轉穩(wěn)定性。它是電主軸空氣清潔系統(tǒng)的重要組成部分，因此它對于機器加工零件的精度及電主軸的使用壽命都有不可忽視的影響。

1.2 電主軸前蓋的加工工藝分析

此電主軸前蓋輪廓形狀復雜，需要進行多個工序來完成，結合其結構特點、使用效果及經濟性等要求，現將具體工序分述如下：工序一為下料，鋸床切割成棒料；工序二為車，精車外形輪廓；工序三為銑，鉆底孔、精銑孔及攻牙；工序四為不變色熱處理（47～51 HRC）；工序五為精磨外圓及端面；工序六為去毛刺及清洗；工序七為堵孔；工序八為終檢。

圖1 電主軸前蓋零件圖

從以上分析可知，該零件在批量生產條件下，需要在工序三中采用專用的夾具進行鉆底孔、精銑孔及攻牙等加工來保證尺寸精度及位置精度，同時提高加工效率。因此，我們需要編制合理有效的加工工藝規(guī)程及設計相關工裝夾具。

2 夾具設計

本文所述加工工件為電主軸前蓋，通過工藝分析可知，精銑加工端面及側面上的沉臺、過孔及螺紋孔需要設計專用夾具。工件的裝配基準為底面和φ24.5 mm內孔，本工序銑床鉆孔及攻牙，所加工的孔為IT9級精度，裝配基面及定位孔已精加工過，使用專用夾具精銑加工孔系。

2.1 夾具主體結構設計

本夾持裝置所采用的CNC銑床的旋轉式快速定位工裝，包括夾具主體、工件、壓蓋及鎖緊螺釘，夾具主體設置有矩形凹槽，矩形凹槽中設置有若干個定位凸起，若干個定位凸起沿其外側均分布有若干個設置于夾具主體上的避空通孔，定位凸起設置有螺紋孔，工件安裝于定位凸起上，壓蓋蓋在工件上，通過鎖緊螺釘與螺紋孔相互固定，將壓蓋壓緊工件并鎖定于定位凸起上。

2.2 定位元件設計

在完成工序二之后，前蓋的底面和φ24.5 mm內孔已經加工完成，就是利用該零件上已加工的孔及端面作為定位基準，配合夾具主體上設置的圓柱銷，通過壓蓋及螺釘實現工件的鎖緊定位。定位最終設計如圖2（b）所示。

圖2 夾具主體結構

2.3 夾緊裝置設計

由于電主軸前蓋的生產規(guī)模為大批量生產，現有技術中，一般都使用單向定位夾具來夾持定位，操作起來比較麻煩，穩(wěn)定性也不太好，且加工復雜工件時需多次手動裝卸夾具、固定工件，效率低下、費時費力且生產成本較高，加工精度也因此降低。因此本道精銑工序夾具夾緊方式為旋轉式快速定位夾緊。在夾具主體的其中一側設置有圓柱體延伸部，另一側設置有頂尖孔。其中，若干個柱形圓臺狀的定位凸起（圓柱銷）分別陣列式地均勻分布于矩形凹槽內。工件設置有與柱形圓臺相配合的卡槽，定位凸起的外圓與工件卡槽為間隙配合。工件的端面設置有若干個通孔，若干個端面孔與若干個避空通孔的位置相互對應且大小一致。其中，夾具主體的一側通過機床三爪卡盤夾持圓柱體延伸部，另一側通過頂尖孔與定位基準相互配合固定支撐，并隨機床三爪卡盤同步旋轉。

3 夾具的工作原理

加工時，機床的三爪卡盤夾持圓柱體延伸部，固定夾具主體的左側，機床的頂尖與夾具主體中的頂尖孔相互配合以固定支撐右側，并且夾具主體隨機床三爪卡盤進行同步圓周旋轉以實現工裝的裝夾，同時將工件的卡槽對準定位凸起，通過卡槽與定位凸起的精密間隙配合，將工件安裝于定位凸起上，再把壓蓋放在工件的端面上，將鎖緊螺釘擰入定位凸起中的螺絲孔，使壓蓋壓緊工件，從而實現“一次裝夾，加工多面”的加工效果。

4 夾具的優(yōu)越性

旋轉式的整體設計，可使夾具在一次裝夾中同時實現工件的多面加工，簡化了加工復雜工件時裝卸夾具和固定工件，同時可避免因多次裝夾而造成的工件重復定位誤差，從而影響加工質量。此外，在加工零件的不同面時，通過機床數控程序控制實現工件的自動旋轉轉換，并精準定位，可確保加工出來的機械零件孔位精準。這種夾具實現了從固有技術的單面加工到新型多面加工的有效升級，大大減少了人工裝夾、調試及產品加工的時間，節(jié)省了加工成本，提高了生產效率，同時保證了加工精度及運行穩(wěn)定性，其尺寸精度可以得到更有效的控制。操作方便，通用性高，可裝夾不同型號類似的工件。

5 結語

通過本次設計得到了機械零件合理有效的加工工藝規(guī)程及工裝夾具設計的方法和步驟，從中得到新的啟發(fā)，同時也提高了運用理論知識解決實際問題的能力，培養(yǎng)了在加工工藝規(guī)程編制及工裝夾具設計方面的知識，更進一步提升了思考問題的能力和解決問題的創(chuàng)新能力。