薄壁圓管外圓車削加工專用夾具設計＊

劉 瓊 王成軍 榮 莉 李 龍

(安徽理工大學機械工程學院，安徽 淮南 232001)

薄壁圓管零件由于其相對重量較輕、節省材料、結構緊湊等優點，在很多機械產品中經常使用。但薄壁圓管零件也存在壁薄及剛度和強度不足的特點［1］。因此，在加工薄壁圓管工件過程中很容易出現受力變形、受熱變形和振動變形等問題。尤其是在進行車削加工時，若直接使用三爪卡盤裝夾工件，在三爪卡盤夾緊力的作用下其極易產生受力變形，導致其尺寸精度和形位公差難以保證和控制［2］。本文以掘進機上某薄壁圓管工件(如圖1 所示)為例，分析工件的結構特點及工藝［3-4］，設計一種薄壁圓管外圓車削加工專用夾具。

1 工件工藝分析

毛坯為Φ120 mm ×5 mm 的無縫鋼管，材料為45鋼，加工后保證外圓直徑，外圓表面粗糙度Ra3.2 μm，長度為375 mm，加工工序安排為先粗車外圓，再精車外圓，最后切斷工件。

2 夾具的設計

薄壁圓管車削加工夾具的結構如圖2 所示。夾具由夾具體、弧形支護板、主活塞、推桿、三耳螺母、連桿和防脫螺釘組成。其中，夾具體1 的前端設有夾具體耳座17，夾具體外圓周面上設有前支護缸12 與后支護缸11 各3 個，均布在夾具體1 的外圓周面上，前支護缸12 與后支護缸11 的軸中心線相互平行且均與夾具體1 的軸線垂直相交。弧形支護板2 有3 個，弧形支護板內側面上設有分別與前支護缸12、后支護缸11配合的前支護活塞9 和后支護活塞10。帶有連接套13 的主活塞3 安裝在夾具體1 內的前支護缸12 的外側。推桿6 的后端置于主活塞3 的連接套13 內，推桿6 的前端頭部的截面呈六方形，在推桿6 的前端設有外螺紋15。

防脫螺釘4 安裝在連接套13 內，圓弧狀的尾部置于推桿6 的環形卡槽內，且與環形卡槽底面保持0.5 mm 左右的間隙，能夠保證推桿可以在套筒內旋轉，通過推桿6 的旋進與旋出，驅動主活塞3 在夾具體內往復運動，實現對弧形支護板2 的加載與卸載。在一定范圍內，可以更換不同外徑的弧形支護板2，來適應不同內徑的薄壁圓管工件。三耳螺母5 上設有螺母耳座16，三耳螺母5 與推桿6 的外螺紋15 相配合。連桿7 兩端分別于與夾具體耳座17 和螺母耳座16 通過軸相連接。

3 夾具的使用

使用前，需要先在夾具體1 內注入液壓油，裝入主活塞3。使用時，將夾具置于薄壁圓管工件8 內，然后旋轉推桿6 驅動主活塞3 向后運動，前支護活塞9 和后支護活塞10 加載，前支護活塞9 和后支護活塞10帶動弧形支護板2 往外擴張運動，使弧形支護板2 的外表面與薄壁圓管工件8 的內圓表面貼合后，繼續加載到設定的保壓值，使弧形支護板2 對圓管工件8 保持一定的支撐壓力，最后將薄壁圓管工件8 與本夾具1 一起裝夾到機床上加工。加工完成后，反向旋轉推桿6 驅動主活塞3 向前運動，前支護活塞9 和后支護活塞10 卸載，使弧形支護板2 松弛而能向內收縮，再將本夾具從薄壁圓管工件內取出。

4 結語

設計的薄壁圓管車削加工夾具采用液壓傳動的原理對弧形支護板進行加載與卸載，可以保證3 個弧形支護板對薄壁圓管的支撐力相等，減小裝夾時工件的變形量，提高薄壁圓管工件的加工精度，而且夾具的結構相對簡單、裝夾和拆卸方便，能有效地提高勞動生產率。

［1］王斌修，田新國等.圓管三維激光切割夾具設計［J］.制造技術與機床，2013(1):151 -154.

［2］汪鋒，王振民等.薄壁圓管車削夾具［P］.中國:201320566917.9，2013 -09 -12.

［3］薛源順.機床夾具設計［M］.北京:機械工業出版社1997.

［4］房玉勝.回轉體零件上橫向雙孔鉆模設計［J］.機床與液壓，2013(2):68 -69.