套筒零件內圓弧槽車加工工藝及夾具設計

沈陽工學院 （遼寧 110005） 李銀玉 吳 敬

1. 零件尺寸分析及工藝安排

某公司承接一批套筒零件，如圖1所示，材質為42CrMo。該零件總長350mm，兩端長度40m m，外圓直徑φ118m m，中間部位是四方形，對邊尺寸104mm，內孔直徑是90mm，且為通孔，在通孔里分別要加工4個R25m m的圓弧槽，兩槽夾角90°。該零件尺寸精度不高，φ118mm外圓表面粗糙度值Ra=0.8μm，其他部位表面粗糙度值是Ra=1.6μm。

該零件關鍵加工點是：φ118mm直徑外圓表面粗糙度值Ra=0.8μm，需要磨削加工；內孔4個R25mm圓弧槽加工需要重點考慮。原加工工藝是零件所有尺寸均加工完成后，再用銑床加工R25mm圓弧槽。由于該零件數量多，銑床加工有限，影響加工效率。于是決定設計工裝夾具采用車床進行加工，具體加工工藝為：下料→調質處理→粗、精車外圓和內孔→銑四方→粗磨、精磨φ118mm外圓表面→采用夾具車加工內孔R25mm內圓弧槽。

2. 專用夾具設計

（1）夾具總體結構設計。依據零件結構特征，專用夾具設計總體思路為：零件固定在車床床身上，利用車床主軸轉動帶動刀桿轉動，銑加工R25mm內圓弧槽，每個槽之間夾角為90°，零件每加工1個槽后，旋轉90°，再加工下一個槽。內圓弧槽尺寸R25mm，為此設計直徑為50mm的盤形銑刀。主軸轉動帶動銑刀轉動，實現銑削加工；車床大拖板移動，帶動零件移動，實現進給；夾具采用上、下V形鐵，實現零件定位和夾緊；主軸自定心卡盤夾緊刀桿首端，尾座頂尖頂住刀桿尾端，保證刀桿的穩定性。

圖1 筒體零件結構示意圖

夾具大體由3部分組成，如圖2所示。①刀桿部分：由自定心卡盤夾緊首端，尾部安裝盤形銑刀，尾部端面由車床頂尖頂住。②定位夾緊部分：由兩組上、下V形鐵組成，下V形鐵作為零件定位，上V形鐵作為零件夾緊，上、下V形鐵用螺栓固定后，將零件鎖緊。兩組V形定位夾緊裝置固定在車床床鞍。③頂尖部分：利用車床本身頂尖裝置，采用莫氏4號錐度頂尖。

（2）夾具主要零件設計。①刀桿：設計成階梯軸，剛性好。刀桿首端直徑為40mm，安裝銑刀處刀桿直徑為22mm，銑刀安裝后采用定位套定位，用M16螺栓擰緊鎖住，銑刀與軸采用鍵聯接。②V形鐵：因加工內圓弧槽時，零件外圓已加工完四方，故采用上、下V形鐵定位夾緊，V形鐵夾角與零件2個四方相鄰平面夾角設計相同角度90°，每加工1個R25mm圓弧槽，將上V形鐵抬起，零件旋轉90°，緊固后再加工另一個槽。車床上中滑板、刀架及小滑板等均拆下，保留床鞍。兩組下V形鐵固定在床鞍上，依靠床鞍沿軸向移動，實現零件加工進給。下V形鐵設計高度依據零件中心高度低于刀桿旋轉中心高度來確定，兩中心距離為100÷2－25=25（mm）。為保證兩組下V形鐵尺寸一致，其在整體加工之后，鋸開兩件。V形鐵兩端面加工要求光滑平整，且平行。③零件夾緊：零件放在下V形鐵上，由90°兩平面定位，上V形鐵壓住零件另2個90°平面。上、下V形鐵由兩側的螺栓和螺母緊固夾緊。④頂尖：為保證零件能順利沿軸向移動，加長頂尖桿長度，使頂尖能進入零件內孔中，保證銑刀能通過零件內孔。

（3）銑刀設計。銑刀設計成三面銑刀，齒數為16齒，刀盤直徑設計成50mm，寬8mm，內孔與刀桿配合孔直徑22mm。圓周刃刀具角度為前角15°±2°，后角12°±2°，刃帶寬1.2mm，容屑槽夾角6°。端刃刀具角度為前角0°，后角6°±2°，刃帶寬1.2mm，容屑槽夾角60°。

圖2 車床加工及夾具使用示意圖

3. 夾具使用

（1）將刀桿首端裝卡在車床自定心卡盤上，尾端頂上頂尖，用千分表找正。

（2）將兩下V形鐵設置在車床大拖板燕尾面的兩端，以下V形鐵端面為基準找正，保證V形鐵端面與車床主軸軸心線垂直，確定兩下V形鐵相對位置，保證兩下V形鐵中心線一致，且與車床主軸中心線平行共面垂直于水平面。鎖緊下V形鐵于床鞍上。

（3）移開尾端頂尖，將零件穿過刀桿，落在2個下V形鐵上，壓上上V形鐵，用螺栓固定。

（4）將銑刀安裝在刀桿φ22mm直徑處，安裝定位套，用螺母鎖緊。

（5）加工時，將頂尖頂住刀桿尾端，車床主軸轉動帶動銑刀轉動，進行銑削，床鞍軸向移動帶動零件移動實現進給，零件從左至右移動，完成1個圓弧槽加工。將上V形鐵抬起，零件旋轉90°。銑刀開始加工另一個圓弧槽。

4. 結語

該工藝方案的實施，不僅滿足了加工批量的要求，也保證了產品質量，同時擴大了車床的使用范圍，使零件加工內圓弧槽全部在銑床加工變為車床加工，解決了生產難題，提高了生產效率。