加工箱體類零件的鏜床夾具設(shè)計(jì)

邱彩云

(江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院 徐州機(jī)電工程分院，江蘇 徐州221011)

1 箱體類零件概述

1.1 箱體類零件功用和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

箱體類零件是機(jī)械、汽車、家電、航空、紡織、石化等領(lǐng)域產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的主體，是機(jī)器及其部件的基礎(chǔ)件，它將機(jī)器及其部件中的軸、軸承、套和齒輪等零件按一定的相互位置關(guān)系裝配成一個(gè)整體，并按預(yù)定傳動(dòng)關(guān)系協(xié)調(diào)其運(yùn)動(dòng)。如機(jī)床主軸箱、拖拉機(jī)的傳動(dòng)軸、扶梯曳引機(jī)減速箱、橋架、水箱、左右平衡箱體等。

箱體的種類很多，其尺寸大小和結(jié)構(gòu)形式隨著機(jī)器的結(jié)構(gòu)和箱體在機(jī)器中功用的不同有著較大的差異。但從工藝上分析它們?nèi)杂性S多共同之處，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：

（1）外形基本上是由六個(gè)或五個(gè)平面組成的封閉式多面體，又分成整體式和組合式兩種；

（2）結(jié)構(gòu)形狀比較復(fù)雜。內(nèi)部常為空腔形，某些部位有“隔墻”，箱體壁薄且厚薄不均；

（3）箱壁上通常都布置有平行孔系或垂直孔系；

（4）箱體上的加工面，主要是大量的平面，此外還有許多精度要求較高的軸承支承孔和精度要求較低的緊固用孔。

1.2 箱體零件的主要技術(shù)條件

（1）軸承支承孔的尺寸精度和、形狀精度、表面粗糙度要求。

（2）位置精度包括孔系軸線之間的距離尺寸精度和平行度，同一軸線上各孔的同軸度，以及孔端面對(duì)孔軸線的垂直度等。

（3）此外，為滿足箱體加工中的定位需要及箱體與機(jī)器總裝要求，箱體的裝配基準(zhǔn)面與加工中的定位基準(zhǔn)面應(yīng)有一定的平面度和表面粗糙度要求；各支承孔與裝配基準(zhǔn)面之間應(yīng)有一定距離尺寸精度的要求。

因此，箱體類零件的加工關(guān)鍵是機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)，因?yàn)閵A具設(shè)計(jì)是保證加工精度的重要環(huán)節(jié)。

2 箱體類零件加工夾具設(shè)計(jì)

夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造過程的切削加工、熱處理、裝配、焊接和檢測(cè)等工藝過程中。在零件加工中,為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,保證加工質(zhì)量,降低勞動(dòng)強(qiáng)度,需要設(shè)計(jì)專用夾具。專用夾具是指專門為某一工件的某道工序的加工而專門設(shè)計(jì)的夾具,具有結(jié)構(gòu)緊湊,操作迅速、方便等優(yōu)點(diǎn)。專用夾具通常由使用廠根據(jù)要求自行設(shè)計(jì)和制造,實(shí)用于產(chǎn)品固定且批量較大的生產(chǎn)。此類夾具一般不考慮通用性,當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品或零件工藝過程變更時(shí),往往無法繼續(xù)使用,且其生產(chǎn)準(zhǔn)備周期較長(zhǎng)。

箱體類零件夾具設(shè)計(jì)要點(diǎn)

機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)特點(diǎn)：

（1）要有較短的設(shè)計(jì)和制造周期

（2）要求夾具的精度要比工件精度高

（3）要求夾具和生產(chǎn)條件及操作習(xí)慣密切結(jié)合

（4）要求夾具在投產(chǎn)時(shí)一次成功

機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)要求：

（1）保證加工工件的精度要求

（2）保證工人的操作方便、安全

（3）達(dá)到生產(chǎn)率要求

（4）保證夾具一定的使用壽命和經(jīng)濟(jì)要求

3 傳動(dòng)軸箱體的專用鏜床隨行夾具設(shè)計(jì)

如圖1所示為拖拉機(jī)后輪傳動(dòng)軸的殼體，用來支承傳動(dòng)零件和傳遞動(dòng)力的零件大端有十個(gè)?15的孔，起連接作用。

圖1

自動(dòng)線隨行夾具主要用于那些適于組合機(jī)床自動(dòng)線加工，但又無良好輸送和定位基面的工件及一些有色金屬需保護(hù)基面避免劃傷的工件。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意下列問題：

1）工件的裝卸方便性和定位夾緊的可靠性。目前使用的隨行夾具自動(dòng)線，工件在隨行夾具上都采用人工裝卸，所以必須使裝卸方便。

2）工件在隨行夾具上的夾緊，應(yīng)考慮到隨行夾具在輸送、提升、轉(zhuǎn)向、翻轉(zhuǎn)、倒屑等過程中，由于振動(dòng)產(chǎn)生的松動(dòng)現(xiàn)象，應(yīng)采用自鎖夾緊機(jī)構(gòu)，以保證工作過程中不松夾。一般多采用螺旋自鎖夾緊機(jī)構(gòu)。

3）隨行夾具在自動(dòng)線機(jī)床上的夾緊應(yīng)可靠。常用的夾壓形式有三種：一是夾在隨行夾具的底板上，二是從上方夾在工件上或隨行夾具的某部位上，三是由下往上夾緊，三種夾緊方式可靈活采用。

4）隨行夾具定位和輸送基面的設(shè)計(jì)。隨行夾具底面是用于定位和輸送基面的，應(yīng)使隨行夾具能精確定位，并能持久保證精度。

5）注意切屑和切削液的收集和排除。6）提高隨行夾具的通用化程度。

3.1 問題的提出

本夾具主要用于粗鏜、半精鏜、精鏜傳動(dòng)軸殼體兩端的孔及其端面。刀具采用YG6，為專用鏜床自動(dòng)線隨行夾具。在粗鏜、半精鏜、精鏜工序中均采用。設(shè)計(jì)時(shí)要考慮裝卸方便，同時(shí)還應(yīng)保證定位和夾緊可靠性。

3.2 夾具設(shè)計(jì)

鏜床隨行夾具設(shè)計(jì)如圖2所示：

圖2

1）定位基準(zhǔn)的選擇

在前道工序中,已將基準(zhǔn)面銑削好。本次裝夾以工件頂面已經(jīng)加工過的表面和側(cè)面已經(jīng)加工過的表面為基準(zhǔn)進(jìn)行定位，這樣可保證加工精度和加工質(zhì)量。

夾具在機(jī)床導(dǎo)軌上采用“一面兩孔”的定位方法。

2）定位元件的選擇

根據(jù)上道工序所加工出的工藝基準(zhǔn)，采用底面支承板固定在夾具體上對(duì)工件平面進(jìn)行定位。底面四個(gè)支承板共限制三個(gè)自由度(兩轉(zhuǎn)動(dòng)、一移動(dòng))，大端處工藝凸臺(tái)也用一支承板，限制兩個(gè)自由度(一移動(dòng)、一轉(zhuǎn)動(dòng))。而側(cè)面兩豎直放置的支承板，又限制兩個(gè)自由度。這樣使工件完全定位。

采用這種定位方案，可滿足定位要求，加工可達(dá)到所需精度。

3）夾緊裝置的確定

鏜削加工時(shí)，鏜削力可分為圓周切削分力Fc，徑向切削分力Fp，軸向切削分力Ff。而且該夾具需要經(jīng)過輸送、提升、轉(zhuǎn)向等過程，所以為防止松動(dòng)現(xiàn)象，采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。其具有較好的自鎖性，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，夾緊可靠，通用性大，這樣可減少夾具制造成本。

又采用壓板夾緊，操作方便。由于壓板傾斜放置，其作用力可分解為水平方向和豎直方向。恰好壓在工件底面基準(zhǔn)和側(cè)面基準(zhǔn)，這樣可保證工件加工精度。

其夾緊力作用于主要定位面上,為理想的夾緊方式。

4）夾具體的設(shè)計(jì)

根據(jù)自動(dòng)線機(jī)床導(dǎo)軌的寬度，合理布置夾具體的寬度，并留有三個(gè)銷槽以便使夾具在機(jī)床定位。一銷槽為夾具到位所用，另兩個(gè)為一面兩銷定位。

再根據(jù)工件、定位元件、夾緊裝置以及其他一些輔助機(jī)構(gòu)和裝置在總體上的配置，確定夾具體的外形尺寸。

夾具體材料采用HT150，因制造周期長(zhǎng)，易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，故應(yīng)進(jìn)行時(shí)效處理。

整個(gè)夾具在機(jī)床上采用從上方夾在工件上的夾壓形式。這種方式夾緊可靠，且操作簡(jiǎn)單方便。

綜上所述，箱體類工件具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁薄且不均勻，加工部位多，加工難度大等特點(diǎn)。本文主要講述了傳動(dòng)軸箱體加工工藝過程及鏜床工序的專用夾具設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中主要用于粗鏜、半精鏜、精鏜傳動(dòng)軸殼體兩端的孔及其端面的加工，設(shè)計(jì)時(shí)夾具在機(jī)床導(dǎo)軌上采用“一面兩孔”的定位方法采用底面支承板固定在夾具體上對(duì)工件平面進(jìn)行定位，用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)使其具有較好的自鎖性，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，夾緊可靠，通用性大。通過并校核，確保夾緊可靠，可安全工作。

［1］王啟平.機(jī)械制造工藝學(xué)[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1999.

［2］王光斗，王春福.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)[S].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2000.

［3］陳宏鈞，主編.實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊(cè)[S].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

［4］上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會(huì).金屬切削手冊(cè)[S].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2001.

［5］陳宏鈞，馬素敏.鏜工操作技能手冊(cè)[S].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.