成長城

（江蘇省無錫市江陰中等專業(yè)學校，無錫 214400）

1 車床專用夾具設計要點

夾具通常由定位元件、夾緊裝置、對刀引導元件、分度裝置、連接元件以及夾具底座等組成。對于一些非回轉(zhuǎn)體工件，要在車床上加工回轉(zhuǎn)表面如鏜孔、車端面等，使用通用夾具（三爪或四爪卡盤）不能很好裝夾工件時，需要設計車床專用夾具，使夾具通過花盤、主軸法蘭等部件與機床主軸相連接，車削時由機床主軸帶動夾具做高速回轉(zhuǎn)運動，以達到車削的目的。在設計專業(yè)車床夾具時，除了保證工件達到工序要求的各項加工精度與表面質(zhì)量外，還應注意如下設計要點。

首先，夾具的結(jié)構(gòu)應盡量緊湊、輕便、懸臂尺寸短，重心盡可能靠近主軸，以保證加工時有足夠的剛性。工件在加工時是高速旋轉(zhuǎn)的，因此夾具在夾持工件后應有很好的回轉(zhuǎn)平衡性，以減少主軸軸承的不正常磨損，盡量減少振動對加工質(zhì)量和刀具壽命的影響，因此夾具在設計時要考慮平衡裝置，并能對平衡裝置進行調(diào)節(jié)，以增加夾具體的適用性。

其次，為提高生產(chǎn)效率，夾具除了具備夾緊、松開操作簡單、方便、可靠、工件在夾具上應能方便測量，切屑能順利排出或清理等要求外，還應要求夾具在旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的慣性力不能使工件的夾緊力有減小的趨勢，防止夾具體在旋轉(zhuǎn)過程中夾緊元件松脫。從安全性角度考慮，夾具上各元件的布置不應超出夾具體的直徑，靠近夾具體邊緣的元件，不能有突出的棱角，如一定要有，必須有防護裝置。

最后，為保證被加工工件的回轉(zhuǎn)精度要求，夾具體的回轉(zhuǎn)軸線與車床主軸軸線要盡可能同軸，而這個同軸是車床夾具與主軸連接精度保證的，因此夾具在機床上的安裝與調(diào)試就顯得很重要。考慮到主軸有高速轉(zhuǎn)動、急剎車等特殊情況，慣性會突然變大，而導致夾具與主軸之間出現(xiàn)松動，所以在設計時要考慮連接處具備防松裝置。

2 微電機殼加工工藝的制定

2.1 微機電殼加工原則

在安排機加工工藝規(guī)程時，一般要遵循“先基準后其他、先粗后精、先主后次、先面后孔”原則。同時還應考慮所設計的工藝規(guī)程，保證零件加工質(zhì)量達到設計圖樣上規(guī)定的各項技術(shù)要求。工藝過程有較高的可行性和生產(chǎn)效率。盡量降低制造成本以提高生產(chǎn)效益，注意減輕工人的勞動強度，保證生產(chǎn)安全。

2.2 微機電殼加工工藝

某公司生產(chǎn)的微電機殼如圖1所示，生產(chǎn)批量為大批，鋁合金鑄件毛坯。加工內(nèi)容包括端面、內(nèi)徑φ102mm孔，緊固用螺紋M5、M4定位孔φ8mm等。按照先加工基準面及先粗后精的原則，該零件加工可按下述工藝路線進行，其工藝路線安排如下。

圖1 車床夾具

工序1以微電機殼底座上表面定位，粗銑及半精銑底座下表面。工序2以精銑后的底座下表面及支承板定位，鉆四個φ8mm的孔。工序3以精銑后的底座下表面及底座上的兩個對角孔定位，粗車兩端面及粗鏜φ102mm的孔。

工序4以精銑后的底座下表面及底座上的兩個對角孔定位，精鏜φ102mm的孔。工序5以φ102mm的孔及微電機殼的一個端面定位，鉆兩個端面上的6個M5的螺紋孔。工序6以精銑后的底座下表面及底座上的兩個對角孔定位，鉆φ114mm壁上的兩個M4的螺紋通孔及φ10mm的通孔。工序7是質(zhì)檢。

3 車削部分夾具的設計

3.1 定位方案

本夾具用于車端面及鏜內(nèi)孔，工件采用“一面兩孔”的定位方案，即微電機殼底座的下表面限制3個自由度，短圓柱銷限制2個自由度，菱形銷限制1個自由度，共限制6個自由度。

3.2 夾緊機構(gòu)選擇

夾緊機構(gòu)一般是由三個部分組成：夾緊元件、中間機構(gòu)及動力裝置。典型的夾緊機構(gòu)包括：斜楔夾緊機構(gòu)、螺旋夾緊機構(gòu)、偏心夾緊機構(gòu)、定心夾緊機構(gòu)、鉸鏈夾緊機構(gòu)和聯(lián)動夾緊機構(gòu)。

本工序采用兩個鉤形壓板與套筒的組合，通過手動擰緊螺母來實現(xiàn)工件的夾緊。壓板夾緊力主要作用是，防止工件在切削力作用下產(chǎn)生的振動，保證工件旋轉(zhuǎn)時的穩(wěn)定性。

3.3 夾具與機床連接元件

車床類夾具一般安裝在主軸上，安裝方法取決于所用機床主軸端部結(jié)構(gòu)，本工序選用的CA6140型臥式車床或CKA6140數(shù)控車床，故將花盤與機床的主軸連接即可。

3.4 夾具體

夾具體是夾具的基礎元件，夾具的其他各種元件、機構(gòu)和裝置等需要安裝在夾具體上。夾具體的形狀及尺寸取決于夾具各種裝置的布置及夾具與機床的連接。夾具體的壁厚h一般為8～25mm，加強筋厚度一般為0.7～0.9h，加強筋高度一般不大于5h，該車床的夾具體壁厚選為20mm，加強筋厚度為16mm，高度為60mm，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3.5 使用說明

如圖1所示，安裝夾具時，首先將夾具體與花盤通過螺栓連接，再將花盤與機床主軸連接，調(diào)整花盤與機床主軸，使兩者中心重合。然后將微電機殼放到夾具體上，通過鉤形壓板壓緊在夾具體上。當車完一個端面及鏜好內(nèi)孔時，松動鉤形壓板上的螺母，將工件旋轉(zhuǎn)180°，擰緊螺母后再車另外一個端面。夾具增加了防護罩，防止加工時切屑誤傷到人，使該夾具的設計更具人性化。

3.6 定位誤差的分析

在工件定位過程中，由于工件的定位基準與工序基準不重合，以及工件的定位基準面與夾具定位元件的定位表面存在制造誤差，工件的工序基準會偏離理想位置，導致工序尺寸產(chǎn)生加工誤差，這稱為定位誤差，常用符號Δdw表示。它由基準不重合誤差Δbc和基準位移誤差Δjw兩部分組成，具體如式（1）所示。

根據(jù)式（1），定位誤差應不得超過零件公差的1/5～ 1/3。

本工序采用“一面兩孔”定位方案，保證尺寸63-0.1-0.4，由于此種方案符合基準重合原則，則Δbc=0；又因為底面為平面定位，則Δjw=0；即Δdw=0。故該定位方案符合要求。

4 結(jié)論

微電機全稱“微型電動機”，是指直徑小于160mm或額定功率小于750mW的電機。微電機殼因體小壁薄，產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率難以得到保證。而通過實踐發(fā)現(xiàn)，使用此夾具進行微電機殼生產(chǎn)，生產(chǎn)效率提升了30%，產(chǎn)品合格率提升10%，很好地發(fā)揮了夾具的作用。