洪莉莉

摘 要：具有空間位置的回轉(zhuǎn)類零件加工，可以在車床上，通過角鐵型專用夾具進(jìn)行回轉(zhuǎn)中心的轉(zhuǎn)換，將需要加工的外圓回轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)換到車床回轉(zhuǎn)中心，完成外圓的加工。采用該類加工方法，工藝簡單，加工成本低，生產(chǎn)效率高。

關(guān)鍵詞：夾具；定位；夾緊機(jī)構(gòu)；位置精度；誤差分析

1 夾具設(shè)計(jì)任務(wù)

1.1 產(chǎn)品零件圖如圖1所示

1.2 零件的重點(diǎn)技術(shù)要求分析

零件名稱為JC125-17C把座，材料20鋼，鍛件，本工序加工Φ180+0.033mm外圓，設(shè)計(jì)專用夾具。

零件已經(jīng)加工的部分分別有孔Φ300+0.05mm，孔Φ8.5mm和Φ14.5×8.50+0.50孔mm，以及基準(zhǔn)面A，孔Φ8.5mm和孔Φ14.5mm同心，Φ8.5mm孔的中心是以Φ300+0.05mm孔中心為圓心，半徑為R34±0.10mm圓弧和第二象限與X軸夾角為-28°的直線的交點(diǎn)，保證尺寸18±0.2mm。

本零件的特點(diǎn)是Φ180+0.033和Φ300+0.05外圓及基準(zhǔn)A是空間位置尺寸且外形不規(guī)則，加工Φ180+0.033外圓用回轉(zhuǎn)類設(shè)備加工尺寸精度較容易保證，但需要使用專用夾具將工件的回轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)換成Φ180+0.033外圓中心，通過夾具和機(jī)床的聯(lián)接，再將Φ180+0.033外圓中心轉(zhuǎn)換成機(jī)床的回轉(zhuǎn)中心，達(dá)到加工的目的

加工Φ180+0.033mm外圓，尺寸精度IT8級(jí)，表面粗糙度Ra6.3μm，車削加工就能夠滿足要求。批量生產(chǎn)時(shí)，尺寸精度由機(jī)床操作保證，位置精度靠設(shè)計(jì)的夾具來保證，因此，本設(shè)計(jì)的專用夾具為車加工專用夾具，加工Φ180+0.033mm外圓的位置精度包括以下兩個(gè)方面的要求：

（1）與Φ300+0.05孔中心距尺寸Y=9.9±0.20mm，Z=79.5±0.05mm。

（2）Φ180+0.033mm外圓與基準(zhǔn)A的平行度為Φ0.05mm。

2 夾具方案的確定

在車床上加工Φ180+0.033mm外圓，要限制Y軸的移動(dòng)、Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)、Z軸的移動(dòng)和Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，要保證加工長度為27mm，必須要限制零件的X軸的移動(dòng)自由度。

要保證Φ180+0.033mm外圓中心線對(duì)基準(zhǔn)面A的平行度和中心高79.5±0.05mm，根據(jù)基準(zhǔn)重合原則，應(yīng)選用基準(zhǔn)面A作為加工外圓的第一基準(zhǔn)，該基準(zhǔn)可以限制工件Z軸的移動(dòng)和Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)兩個(gè)自由度。

要保證Φ180+0.033mm中心到Φ300+0.05孔中心距尺寸Y=9.9mm，可以選擇Φ300+0.05孔做為第二基準(zhǔn)，限制工件Y軸的移動(dòng)和X的移動(dòng)自由度。

第一基準(zhǔn)和第二基準(zhǔn)限制了工件的四個(gè)自由度，Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度沒有被限制，如果工件能繞Z軸旋轉(zhuǎn)，加工時(shí)就會(huì)造成加工好的外圓和毛坯外圓不同心。第三基準(zhǔn)用來限制工件繞Z軸旋轉(zhuǎn)，可以選擇毛坯R12圓弧，也可以選擇Φ8.5mm孔。

方案一，如圖2所示，以孔Φ300+0.05和毛坯R12圓弧為第二、第三基準(zhǔn)，通過固定圓柱銷和V型塊實(shí)現(xiàn)定位。

方案二，如圖3所示，選擇孔Φ300+0.05和Φ8.5孔為第二、第三基準(zhǔn)，通過固定式圓柱銷和菱形銷實(shí)現(xiàn)定位。

經(jīng)過分析，第一方案以圓柱銷和V型塊組合定位，要受到毛坯R12圓弧的加工精度的影響， R12圓弧是鍛件毛坯，尺寸誤差為±1.2mm，公差較大，不能滿足裝夾要求，因此選用第二方案。此方案對(duì)兩孔采用圓柱銷和菱形銷組合定位，工件一面兩銷的完全定位，沒有重復(fù)定位，方案可行。

（1）基準(zhǔn)面的選擇，夾具定位方式的確定?；鶞?zhǔn)A為第一基準(zhǔn)，孔Φ300+0.05和孔Φ8.5為第二、第三基準(zhǔn)，選擇一面兩銷的定位方式；（2）定位元件的選擇。用支承板、固定式圓柱銷和菱形銷實(shí)現(xiàn)定位；（3）夾緊方式和夾緊元件。為減小夾具體的體積，可采用開口墊圈的螺母手動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)；（4）夾緊力。采用手動(dòng)夾緊的螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，螺母提供的夾緊力足夠夾緊，因此不需要做夾緊力的精確計(jì)算。

3 主要零件設(shè)計(jì)說明

（1）夾具體的設(shè)計(jì)。夾具體采用角鐵式車床夾具。車床上加工Φ180+0.033外圓，必須將外圓的中心線和車床的回轉(zhuǎn)中心重合才能實(shí)現(xiàn)加工。工件如果采用平面式的夾具體裝夾在主軸上，工件只能整體圍繞主軸旋轉(zhuǎn)，無法將Φ180+0.033外圓的中心線轉(zhuǎn)換到機(jī)床回轉(zhuǎn)中心。只有把角鐵式夾結(jié)構(gòu)的夾具體垂直裝夾在主軸上，才能將Φ180+0.033中心轉(zhuǎn)換成水平方向，調(diào)整夾具體上下左右的位置，將工件的回轉(zhuǎn)中心和主軸軸線調(diào)整一致。夾具體通過過渡盤和機(jī)床主軸聯(lián)接。

加工Φ180+0.033外圓，車刀徑向進(jìn)給，為防止夾具體干涉車刀的徑向進(jìn)給，工件加工部分應(yīng)伸出夾具體外，伸出長度大于加工長度5mm以上。

（2）過渡盤。如果夾具體設(shè)計(jì)成過渡盤和角鐵一體，夾具體本身的加工工藝復(fù)雜程度較高，加工精度不容易保證，成本較高，因此設(shè)計(jì)成角鐵和過渡盤分開，通過過渡盤和機(jī)床主軸端部聯(lián)接，加工簡單，成本低，而且加工精度容易保證。

（3）夾緊機(jī)構(gòu)。夾緊方案初步確定如圖4所示。夾緊部位選擇Φ300+0.05孔上端面，上端面沒有干涉部分直徑為Φ33mm，因此選開口墊圈的最大外圓直徑為Φ32mm，厚度8mm，鎖緊螺母選擇M12mm。螺母的最大外徑小于工件的孔徑，松開螺母取下開口墊圈，工件即可穿過螺母被取出。

（4）平衡塊。夾具體在過渡盤上相對(duì)主軸中心處于偏心狀態(tài)，其重心偏離機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)軸線，因此需要配置平衡塊，消除夾具在回轉(zhuǎn)時(shí)的不平衡現(xiàn)象。平衡塊上開有圓弧槽，便于調(diào)整其位置。

4 夾具結(jié)構(gòu)示意圖圖

夾具結(jié)構(gòu)圖見圖5。

5 定位尺寸和定位誤差的分析與計(jì)算

5.1 計(jì)算定位尺寸

（1） 確定定位銷的中心距和尺寸公差endprint

銷間距的基本尺寸和孔間距的基本尺寸相同

銷間距的公差為：

兩定位銷中心距為：（34±0.02）mm

（2）確定圓柱銷的尺寸及公差

取

（3）選取削邊銷尺寸

1）確定削邊銷尺寸b1和B。參照國標(biāo)《機(jī)床夾具零件及部件》（GB/T2203-91）取

b1=4mm，B=d-2=8.5-2=6.5mm

2）確定削邊銷的直徑尺寸及公差

取a=δLd+δLD=0.1+0.02=0.12mm

取

所以d2min=D2min-X2min=8.5-0.11=8.39mm

削邊銷與孔的配合取h8，其下偏差為-0.022mm，因此其直徑為

5.2 定位誤差的分析與計(jì)算

依靠夾具保證的工序尺寸有79.5±0.05mm和9.9±0.20mm，只要計(jì)算79.5±0.05mm和9.9±0.05mm的定位誤差即可。

（1）79.5±0.05mm的定位誤差

1）計(jì)算基準(zhǔn)不重合誤差σB。79.5±0.05mm的定位基準(zhǔn)為A面，定位基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)重合，故σB=0

2）計(jì)算基準(zhǔn)位移誤差σY。79.5±0.05mm的定位基準(zhǔn)A面為平面定位，平面定位的位移誤差為0，故σY=0

要求定位基準(zhǔn)面A的平面度<0.03mm角鐵的垂直度<0.03mm。

（2） 9.9±0.05mm的定位誤差

1）計(jì)算基準(zhǔn)不重合誤差σB。9.9±0.15mm的定位基準(zhǔn)為Φ300+0.05mm孔中心，基準(zhǔn)重合，故σB=0；

2）計(jì)算基準(zhǔn)位移誤差σY。

轉(zhuǎn)角誤差為：

加工軸的軸線在大孔中心線的外側(cè)，因此

σY=X1max+2×9.9×tanσβ

=0.07+2×9.9×0.0018=0.106mm定位誤差為σD=σY=0.106mm

由于

所以夾具的定位誤差能夠滿足工件的制造誤差，夾具的定位尺寸基本合理。

6 小結(jié)

夾具的設(shè)計(jì)要綜合考慮加工的工藝性和加工成本，選擇合理的加工方法和工裝夾具，能有效提高加工效率。

參考文獻(xiàn)：

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