襯套夾具的設計與加工

王立華

摘 要：數控夾具設計及加工的基本原則是要保證產品質量、工作效率、人身及設備的安全，以及整個生產的經濟效果。為了保證上述四個方面，通常要考慮下面一些要求：夾具的專用性和復雜程度要與工件生產批量相適應。在小批生產中，則應考慮盡量采用較簡單的夾具機構。夾具應滿足零件設計圖紙及加工工序對加工精度的要求。在滿足加工精度、效率等要求前提下，應力求夾具結構 簡單，以提高夾具制造工藝性。夾具結構應注意防塵防屑，要有必要的潤滑系統，以保證機構的使用壽命。應盡量降低夾具的制造成本，在不降低性能的前提下可采用廉價的代用材料。盡量采用標準元件，使夾具元件規格化、典型化，并使整個夾具組合化，以縮短夾具制造周期，降低成本。夾具的操作要方便，安全。以上要求有時相互矛盾，在設計夾具過程中要全面考慮，使之達到最佳綜合效果。

關鍵詞：基準面；薄壁件；鏜孔

1 夾具的設計

1.1 設計的準備

分析零件圖形。（1）需要加工的零件如下圖，零件為常見的軸承襯套。（2）分析零件的需設計夾具的工序，本工序要求銑外形Φ78X3-R6X3-R10及加工3-Φ20如圖，半成品件為加工好的內外徑，加工好3-Φ7孔，加工余量不大。使用機床為立式加工中心。（3）所使用的刀具為專用刀具。

1.2 夾具的總體設計

1.2.1 定位方案的的選擇。從分析工序圖可知，被加工面的是主要的位置要求是3-Φ20孔與基準位置度Φ0.1。從保證這項加工要求出發，選取第一定位基準有二種方案：選用平面C或選用平面A。以平面C為第一定位基準消除三個不定度的最大優點是可以獲得最大的支撐面積，使定位穩定。因為平面C是工件上的一個最大平面。選用平面C為定位基準的一個缺點是不符合基準重合原則（尺寸1.3的起始面為A面）。當然，若在前面平面加工中能保證平面C與平面A之間（工序基準）達到較高的位置要求，則也不必一定追求基準重合。以C為定位面，消除X、Y旋轉及Z向移動了三個不定度。以平面A作為第一定位基準的優點是符合基準重合原則。其不足之處是支撐面積較小，定位不穩定。對于第二和第三定位基準問題，也有兩種方案可供比較。一種方案是以內孔為第二定位基準，這樣不符合基準重合。另一種方案是以外徑Φ74定位。消除X、Y移動兩個不定度。以未加工的R6毛坯面為第三定位基準，這樣定位不可靠，另一種方案是為Φ7為第三定位基準用菱形銷或插棒定位，消除Z向旋轉一個不定度。

1.2.2 對定方案的確定。為了使夾具與機床保證正確位置，夾具體應設計出拉直找正基面，中心則找正夾具定位止口。

1.2.3 夾緊方案的選擇及夾緊機構設計。夾緊裝置的結構與空間位置的選擇取決于工件形狀，工件在加工中受力情況，以及對夾具的生產率和經濟性等方面要求，其復雜程度應與生產類型相適應。夾緊力的方向應作用在定位支承上。夾緊力作用點應考慮工件上的結構特點，選在剛度較高的部位。因此，應當以作用在與C面相連的部位為宜，這樣可以避免工件變形而影響加工精度。由于生產規模屬于小批量生產，工件尺寸小，夾緊機構不宜太龐大，所以選用螺旋夾緊機構。同時考慮到操作迅速和便于裝卸工件，采用了移動壓板。為了便于加工內形及外形采取倒換壓板。

1.2.4 設計夾具體，形成夾具總圖。夾具體應能保證夾具的整體剛度和強度，在此前提下，要盡量減輕重量。通過夾具體將定位元件、對刀元件及夾緊裝置聯系成一個整體。夾具體還用于保證夾具相對于機床的正確位置。夾具體應有足夠的強度、剛度和制造精度，為了提高夾具的制造工藝性，夾具體很少做成整體的，而是分成底座、立柱等零件，它們之間用螺釘和銷釘進行連接和定位。

1.2.5 確定夾具的主要尺寸、公差和技術要求。如圖為夾具設計總圖

1.3 夾具零件的設計

1.3.1 關鍵件材料的選擇。因為是單件小批生產，對于夾具中的定位元件及底板均采用中碳鋼45#鋼，熱處理硬度為HRC33-38。定位面及定位止口的精度平行垂直0.01，表面粗糙度為0.8。

1.3.2 防護措施。為了防止夾傷零件，不宜使剛性壓板直接與零件接觸，防止壓傷零件，通常使在接觸面上焊一銅層，采用銑削方式使其表面粗糙度Ra在1.6以下。

2 夾具的加工

2.1 零件加工方案

2.1.1 內磨磨削定位止口。（1）首先將工件兩平面在平面磨床上磨平行0.01內后，裝夾在主軸的卡盤內，或用磁力吸盤吸住，然后以內圓柱及端面為基準找正后，緊固各卡爪。（2）經過調整后，砂輪作橫向進給，工作臺作縱向進給，進行試磨，試磨時進給量要小，待工件磨圓后，檢查圓度正確與否。如有誤差應進行調整，再試磨，直到圓度符合技術要求為止，然后再正式磨削內孔即可。（3）為防止變形，粗精磨分開進行，粗磨后重新校正，然后精磨。每磨削一會兒，就停車用冷卻水在外部冷卻，后繼續磨削。（4）測量時用內徑勾子表測量，用塊規為測量對表件。

2.2.2 角向孔的加工。首先拉直B基準面，找正內圓中心，旋轉主軸使千分表在內圓面Φ74上沿周旋轉，調整主軸位置，直到千分表在整個旋轉圓周上的讀數都是一樣為止，此時，主軸中心軸線便通過中心。然后按坐標尺寸移動機床工作臺，使主軸中心軸線到達Φ6+0.012孔的位置，即鏜孔位置。孔鏜合格后，用內徑表量內徑大小，在三坐標測量機上檢驗位置度。

3 結束語

設計夾具時，不但要滿足夾具的使用性能，而且還要考慮夾具零件的結構工藝性。為了獲行良好的工藝性，設計夾具零件時，應注意如下幾項原則：（1）便于安裝。即便于準確地定位、可靠地夾緊。例如，增加工藝凸臺，增設裝夾凸緣或裝夾孔，改變結構或增加輔助安裝面。（2）便于加工和測量。例如，刀具的引進和退出要方便，盡量避免箱體內的加工面，凸緣上的孔要留出足夠的加工空間。盡可能避免彎曲的孔，必要時留出足夠的退刀槽、空刀槽或越程槽。（3）利于保證加工質量和提高生產效率。例如，有相互位置精度要求的表面，最好能在一次安裝中加工。同類結構要素應盡量統一。（4）提高標準化程度。例如，盡量采用標準件，應能使用標準刀具加工。（5）合理地規定表面的精度等級和粗糙度的數值。（6）既要結合本單位的具體加工條件，以要考慮與先進的加工方法相適應。

參考文獻

[1]王志平.磨工[M].機械工業出版社，1987.

[2]機床夾具設計[M].上海科學技術出版社，1980.