专用加工夹具论文

专用加工夹具论文（通用10篇）

专用加工夹具论文 篇1

曲轴是柴油发动机的重要零件。它的作用是把活塞的往复直线运动变成旋转运动, 将作用在活塞上的气体压力变成扭矩, 用来驱动工作机械和柴油发动机各辅助系统进行工作。曲轴在工作时承受着不断变化的压力、惯性力和它们的力矩作用, 因此要求曲轴强度高、刚度大、耐磨性好, 轴颈表面加工尺寸精确[1]。为了保证轴颈表面加工尺寸精确, 曲轴加工专用夹具成为必要。本文针对某一曲轴的其中一个加工工序进行专用夹具设计, 为曲轴加工专用夹具设计提供参考。

1 柴油发动机曲轴零件分析

如图1所示为某一柴油发动机曲轴零件简图。该曲轴是整体式曲轴, 有四个曲拐;主轴颈和连杆轴颈分布在同一平面内, 四个连杆轴颈在主轴颈两侧呈两两分布, 相互夹角180O。曲轴的主要加工表面有:主轴颈、连杆轴颈及法兰盘端等。该零件生产纲领是20 000件, 毛坯采用模锻件。其锻造工艺为:将坯料加热至1 180℃～1240℃, 经模锻锤弯曲预锻及终锻;在压床上切边;再在模锻锤上进行热校正;最后经热处理消除内应力, 调整硬度值到207～241HBS。

2 柴油发动机曲轴零件加工工艺路线说明

工艺路线是工艺规程设计的总体布局。其主要任务是选择零件表面的加工方法、确定加工顺序、划分加工阶段。根据工艺路线, 可以选择各工序的工艺基准, 确定工序尺寸、设备、工装、切削用量和时间定额等。在拟定工艺路线时应从实际情况出发, 充分考虑应用各种新工艺、新技术的可行性和经济性[2]。本文所述零件结合机械加工工序的安排原则、热处理工序的安排原则以及辅助工序的安排原则, 确定零件加工工序为31个。本文拟针对工序7, 即铣定位面E (如图2所示) 进行专用夹具设计。在本道工序加工时, 第一、二、三、四、五主轴颈都进行了粗磨加工, 而且E端面是以后连杆轴颈加工工序的加工基准。

3 柴油发动机曲轴零件铣定位面E夹具设计方案

3.1 选择定位基准, 并确定工件的定位方式及定位元件的结构

由图2可知, 定位面E的加工基准是第五主轴颈的轴线。为了使定位误差为零, 应该选择以V形块定位的定心夹具。采用硬质合金端铣刀, 直径100 mm, z=5。为了简便实用, 准备采用方头螺钉进行夹紧。

3.2 确定工件的夹紧方式, 选择合适的夹紧机构

按照夹紧的基本原则, 确定工件以2个V形块定位, 限制了y向的移动, z向的移动, y向的转动, z向的转动, 然后用压板夹紧, 夹紧机构用方头螺钉。其定位夹紧方式简图见图3。

3.3 确定刀具的对刀、导向方式, 选择对刀、导向元件

对刀块是用来确定夹具与刀具相对位置的元件。对刀时, 不允许铣刀与对刀块的工作表面直接接触, 而是通过塞尺来确定刀具的位置, 以免划伤对刀块的工作表面。常用的塞尺有:厚度为1 mm、3 mm、5 mm的平面塞尺和工作直径为3 mm、5 mm的圆柱塞尺两类。其公差均按h6制造[3]。在本夹具设计中选择H=5 mm的对刀平塞尺。在夹具总装图上, 对刀块的位置应根据定位面来确定, 并需按工件加工精度要求制定对刀块工作面的坐标尺寸、公差和位置精度要求。在本夹具设计中选择直角对刀块。

3.4 确定铣床夹具与机床间的正确位置

铣床夹具与机床间的正确位置是靠夹具体底板底平面上的两个定位键与机床工作台上的T形槽配合确定的。常用的定位键为矩形断面结构。定位键用螺钉 (GB65/T-2000) 联结在夹具体底面的一条纵向槽中, 一个夹具需要配置两个定位键。铣床夹具在机床工作台导航定位后, 需要用T形螺栓和螺母及垫片把夹具与机床夹紧。因此, 铣床夹具的夹具体上需要设计座耳。

4 夹具的定位精度分析

4.1 确定的定位对刀方案

为了保证E面与轴心线的平行度要求, 夹具体底面应与V形块标准心棒Φ86 mm的轴线平行, 其平行度公差取0.02/100mm。对刀块位置尺寸为1.50+0.1mm。试分析该定位方案能否满足加工要求。

4.2 误差分析与计算

尺寸45 mm不是主要尺寸, 精度不作要求, 故不必进行分析。现只分析影响E面位置尺寸58±0.1 mm的各种误差。

(1) 因工件在夹具中定位不准确, 使工件的原始基准偏离规定位置而产生的工件定位误差:

(2) 因夹具的安装而偏离了规定位置, 从而使原始基准发生移动而在工序尺寸方向上产生的偏差夹具的安装误差△a。由于第八侧板宽度为30 mm, 故安装误差:

(3) 因刀具相对于夹具位置不准确, 或刀具与导向、对刀元件之间的配合间隙引起的导向或对刀误差△t。该项误差又称为刀具调整误差。由于夹具的类型不同, △t也有不同的特点。对于铣夹具, 由于铣刀对定位件间的位置是参考对刀块调整获得的, 所以对刀块至定位件间的尺寸公差可按经济加工精度给定, 一般为0.06～0.10 mm, 这里取△t=0.08 mm。

(4) 因机床精度、刀具制造精度和磨损、加工调整、加工变形等因素引起的与加工方法有关的加工方法误差△g。取△g=0.06。

4.3 误差分析

为了使夹具能加工出合格的工件, 上述各项误差的总和应不超过工序尺寸的公差△k, 即△d·w+△a+△t+△g≤△k

由于△d·w+△a+△t+△g=0.038 2+0.006+0.08+0.06=0.184 2 mm, 现E面位置尺寸公差为0.2 mm。

通过以上误差分析说明, 这个定位方案是可行的。

5 结语

柴油发动机曲轴加工工艺复杂, 专用夹具设计成为必要。本文针对柴油发动机曲轴加工过程中铣削曲轴某一定位面这一加工工序进行了专用夹具方案设计, 并进行夹具定位精度分析, 为柴油发动机曲轴加工专用夹具设计提供参考, 具有一定的实际意义。

摘要：结合柴油发动机曲轴加工工艺要求和工艺路线, 针对铣削曲轴某一定位面这一加工工序, 进行专用夹具设计方案分析, 包括工件的定位方式及定位元件的结构分析、夹紧机构选择、对刀与导向元件选择等, 并进行夹具定位精度分析。通过夹具定位精度分析可知, 该夹具定位方案是可行的。

关键词：柴油发动机,曲轴,专用夹具

参考文献

[1]蔡安江.机械工程生产实习[M].北京:机械工业出版社, 2005.

[2]王信义.机械制造工艺学[M].北京:北京理工大学出版社, 1990.

[3]陶济贤, 谢明才.机床夹具设计[M].北京:机械工业出版社, 1986.

基于车床夹具加工与设计研究 篇2

关键词：工装 夹具 组合夹具

笔者结合实际操作重点就夹具的设计步骤和方法进行了分析，设计了一套符合夹具的设计思路，并在保证工件加工质量的前提下，提高了生产效率，降低了生产成本，且操作方便、工作安全和减轻了工人的劳动强度。类似的夹具设计在生产车间是会经常碰到的，因此，在平时生产过程中，应注意积累和总结，在需要时才能设计出简单、适用的专用夹具，为社会主义建设作出应有贡献。

1、夹具的分类

按照使用的机床种类可以分为：车床夹具、钻床夹具、铣床夹具、磨床夹具和镗床夹具等。按照其通用性格和使用特点，通常可以分为通用夹具、专用夹具和组合夹具三类。其中专用夹具是为某工件的某一工序的加工要求专门设计制造的夹具。这种夹具结构紧凑、操作方便。

2、夹具的组成

定位装置作用是使工件在夹具中占据正确的位置。夹紧装置作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力（切削力等）作用时不离开已经占据的正确位置。对刀或导向装置作用是确定刀具相对定位元件的正确位置。连接元件作用是确定夹具在机床上的正确位置。夹具体是机床夹具的基础件，通过它将家具的所有连接元件连接成一个整体。其他元件或装置是指夹具中因为特殊需要而设置的元件或者装置。根据加工需要，有些夹具上设置分度装置、靠模装置；为能方便、准确定位，常设置预定位装置；对于大型夹具，常设置吊装元件等。以上各组成部分中，定位元件、夹紧装置和夹具体是机床夹具的基础组成部分。

3、专用夹具的作用

保证加工精度提高加工质量采用夹具后，由于工件相对于机床和刀具的正确位置由夹具保证，所以工件的加工过程中，各相关表面间的位置精度就可以得到保证，并比划线找正所能达到的位置精度高。同时每一批工件基本上都能达到相同的位置精度。因而不仅工件加工精度高，而且质量也稳定。提高劳动生产率降低生产成本采用夹具后，既省去了划线、找正等辅助时间，且定位、夹紧快捷；有些夹具还可以提高了工件或车刀的刚性，这样便可以提高切削用量，因面提高劳动生产率。若再采用气动或液压传动来驱动夹紧装置，则效果更为显著，同时可以大大减轻工人的劳动经度。在批量生产中使用夹具，可以保证加工精度、稳定产品，质量、提高劳动生产率、降低对工人技術水平的要求均利于降低生产成本。

解决车瘩加工装夹中的特殊困难有些工件不论数量多少，不用夹具是很难保证加工质量的，甚至无法加工。扩大机床的加工范围在单件小批量生产时，工件的种类多，而工艺过程较复杂，当机床的种类不齐全时，可对某种机床经过适当改造并加装适当的夹具，使机床“一机多用”。如在车床的中滑板上装上镗模，车床就可以当镗床使用。降低工人劳动强度及技术等级用夹具装工件方便、省力、安全。当采用气动、流动等夹紧装置时，可以减轻工人的劳动强度，保证安全生产。用夹具装夹时，工件的精度由夹具本身保证，因而可以降低对工人的技术要求。

4、专用夹具设计分析

夹具实例分析：钻、铰定位销孔夹具设计，夹具主要用来加工大头端面定位销孔的，在车床曲轴或船舶曲轴等中，定位销孔一直起着关键的作用。要标准才能对后工序飞轮孔加工保证其精度和位置差，才能让主机的跳动、点火和装配飞轮很稳定。定位销孔一直是一个精度和形位公差要求很高的部位，好比曲轴的咽喉。所以，需要有较好工装夹具来保证。为节约成成本，钻床采用一般的ZC40小钻床，钻夹头采用精度高的钻石牌钻夹头；考虑选择采用合理的装夹方式保证其稳定性和工装的耐磨、互换性：工装夹具零部件的材料、热处理和加工工艺能否可行等；对提供加工定位销孔的机床做主轴和主轴套跳动和间隙等；钻夹头的跳动，铰刀的锥度和跳动：工装夹具装配基准、坐标定向和装配校基准的难度。

5、定位元件确定

机床曲轴为大批量生产，采用手动夹紧的夹具不仅结构简单，在生产中的应用也比较广泛，另外，采用手动夹紧，原始夹紧力可以连续作用，加紧可靠，方便实用。曲轴属于轴类零件，在本道工序夹具的定位元件还是选用两个V形块，一个支承板来对曲轴轴向方向定位，采用一个靠山作为角度方向的定位。V形上用的抗磨块，因为它零件是线接触，容易磨损一处，就要采用热处理后，硬度较高的材料，实践证明，用Tl0A的材料的都容易磨损，也为节约成本，我们采用镶嵌白钢的方式，白钢成本较低，能耐磨。曲轴定位销孔的两个方向多的垂直度要求10：100mm，因此，对支承板的要求较高，其经常磨损的地方要进行热处理，同时，不能与轴颈R像干涉，保证装夹中不会存在抵触点。夹具体支承座，该部件采用HT200的材料，主要该材料经过失效处理后，稳定性好，不易变形，加工方便和可在利用价值高有点。

在设计中，支承座底部和背部做削器翻砂处理，便于加工平面过大，平面度达不到。两侧各有一加强劲。上面与套模版接触地方加宽，为了是接触更加稳定，支撑力更好。钻、铰套的设计，该工序因为要采用多次加工才能达到图纸尺寸，因此采用活动钻套和铰套。钻套和铰套都是采用的Cr12的材料，热处理后进行线切割加工，基准统一，才能达到同心的要求。上面采用活动可调式柄套，方便更换产品可用。根据工艺要求，钻定位销孔Ф5.7mm钻花，只需要加工深度达9mm，内孔不能大于5.8mm，即可完成加工。即用直柄钻花钻孔，根据GBl141-84的规定钻头上偏差为零，故钻套孔径为Ф5.7±0.021mm。定位销孔夹具体设计主要考虑零部件的形状及将上述一个主要零件联成一个整体。这些主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图。

本篇文章中，我们设计主要是机床夹具设计分析及加工工艺过程：在工艺部分中，我们涉及到要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步，加工该工序的机车及机床的进给量，切削深度，夹具转速和切削速度，其中，机床的进给量，夹具转速和切削速度需要计算并查手册确定。

参考文献：

[1]李洪主编，机械加工工艺手册[M].北京：北京出版社，2009，12.

五轴加工轮胎模专用夹具的设计 篇3

夹具是一种快速装夹工件的工具, 它广泛应用于各类加工行业, 例如热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中[1]。在机床切削上使用的夹具, 我们称之为机床夹具。通用夹具是指按照一定标准进行制造, 能满意常规工件的装夹。例如, 车床上用到的三爪卡盘, 铣床上的用到的平口钳、回转工作台和分度头等。专用夹具是为了加工零件的某一道工序而设计加工制造的, 能应用于有一定批量的产品、具有相对稳定的生产中;可获得较高的生产率和加工精度[2]。

本文所设计的夹具是基于德国德马吉DMU50五轴联动加工中心进行轮胎模加工, 该机床科技含量高, 全部轴都采用数字驱动技术, 快移速度24m/min和电主轴转速18000rpm。拥有回转摆动工作台, 能对零件进行全方位的高效加工。

1 产品分析

我校校企合作部接到子午线轮胎模具的加工任务。零件图如图1所示, 由于轮胎模的结构特点, 用三轴的数控机床无法满足生产, 需要用五轴加工中心进行加工。本工序是加工已精加工的轮胎模外形坯料, 需对里面花纹部分进行加工。为了提高加工效率, 且保证工件质量、经济效益。考虑到以上这些因素及生产一定的批量, 分析了工件图纸, 针对轮胎模的外形结构特点, 以及由于受尺寸、形状、工艺等要求, 常规的通用夹具, 例如:卡盘、平口钳等不能满足生产需要。轮胎模在常规的装夹中不能满足需要, 针对以上情况特设计了其专用夹具, 以解决这一生产难题。

2 轮胎模夹具设计思路

由于轮胎模拥有复杂的花纹, 整体成型加工必大大增大了加工的难度。为了达到提高加工效率、加工精度等效果, 根据不同客户的需求, 一般对轮胎模的花纹圈分成8~12块, 进行分块的加工[3]。首先, 对环形的铸件利用车床, 把轮胎膜外形按要求的尺寸精度加工出来。根据不同的轮胎规格, 进行分段。分段后利用模具的两个外侧面作为定位面加工装配孔和定位工艺孔, 如图2所示。轮胎模为系列类产品, 为了适应更多产品的加工需要, 夹具的设计尽可能满足尺寸的变化, 设计出可调节专用夹具, 夹具能满足于断面宽度尺寸195mm~275mm之间。

3 专用夹具设计的基本要求及步骤

1) 保证工件的加工精度, 提高生产效率, 使用性及经济好, 力求结构简单、制造容易, 以降低夹具的制造成本。

2) 分析产品零件图, 分析零件的结构特点、形状、作用、材料和技术要求。

3) 分析零件的加工工艺规程, 特别是本工序半成品的形状、尺寸、加工余量、切削用量和所使用的工艺基准。

4) 了解所使用机床的规格、性能、精度以及与夹具连接部分结构的联系尺寸。

5) 了解所使用刀具夹具的规格。

4 专用夹具的设计及实际应用

4.1 夹具结构

通过分析轮胎模的结构特点, 采用了中心孔定位。考虑到随着经济的高速发展, 产品的更时换代很快。为了适应不同产品的尺寸, 特设计了两端可调节适应断面宽度变化的夹具结构。由底座、定位块、定位销、挡板、内六角螺栓和T型螺母键等组成, 如图3所示。底座左右两边分别有五个孔用于固定, 根据不同机床工作台的间隙, 采用不同的孔进行定位。底座上面四处有T型槽, 利用4个大小为M10的内六角螺栓和T型螺母键, 把两块定位块固定在底座的四处T型槽处。其中, 两块定位块可以利用T型槽随意调整宽度, 适应不同轮胎的断面宽度尺寸。夹具用到的材料是最常用的45号钢, 该材料广泛应用于各机加工行业, 具有良好的加工性能。

为了保证加工精度, 在工件加工前, 必须使其在夹具中占据正确加工位置, 就是我们通常所说的定位。工件定位是通过工件上的定位基准面和夹具上定位元件表面之间的配合或接触实现的。一般应根据工件上定位基准面的形状选择相应的定位元件[4]。

为了让轮胎模坯料更快速更方便的进行定位, 特意在底座中间设计有一处键槽。利用一根销起到导向作用, 用于辅助定位, 如图4所示。同时, 由于两边定位块的孤面也跟轮胎模外表面贴合的, 也起到很好的定位作用, 利用左右两个装配孔作最终定位。

4.2 工件夹紧及找正

在机械加工过程中, 为了有效地防止工件在切削力、离心力、惯性力或重力等作用下产生位移和振动, 在夹具结构中必须有一定的夹紧装置将工件可靠地夹紧。

本文利用2个M16的内六角螺栓和垫圈通过装配孔使轮胎模坯料完全固定在挡板上面, 如图4所示。利用百分表对轮胎模坯料进行找正, 使轮胎模坯料达到加工前的定位工差要求。

5 结束语

生产中, 零件的形状是各种各样的, 要求不一的。目前, 没有任何一款夹具能适用于所有的零件加工。本专用夹具的结构简单, 操作性好, 能根据断面宽度的变化调整适合的位置, 使用方便快捷。能应用到实际生产中, 达到了预期的效果, 如图5所示。今后将针对出现的问题, 进行进一步的修改, 最终设计出更符合要求的专用夹具。

摘要：在使用五轴机床加工的过程中, 经常需要根据零件的特点, 设计出常规夹具无法满足的专用夹具。本文介绍了针对校企合作项目批量生产的轮胎模具, 按自己的多年经验, 设计了一套可调专用夹具, 该夹具在实践过程中有效的提高生产率, 减少重复定位误差, 避免干涉, 操作方便、使用安全, 达到较好的生产预期, 发挥了多轴机床的加工性能。

关键词：五轴加工中心,轮胎模,夹具

参考文献

[1]陈旭东等主编.机床夹具设计[M].北京:清华大学出版社, 2010.

[2]杨丰, 宋宏明.数控加工工艺[M].北京:机械工业出版社, 2010.

[3]曾旭钊, 阎秋生.轮胎模具花纹加工新工艺的应用研究[J].机电工程技术, 2010 (7) :122-125+159+196.

支承套零件的加工工艺及夹具设计 篇4

关键词：支承套；加工工艺；夹具设计

中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）18-0012-02

支承套类零件在机械工业中有着广泛的应用。但是，由于支承套类零件一般壁薄、直径大，且长度较长，属于薄壁筒类零件。该类零件自身结构的特点使得其装夹和加工都相对困难。由于工件的刚性较低，在加工过程中的夹紧力和切削力作用下，容易产生振动和变形，影响工件的尺寸精度、形状位置精度和表面加工质量，难以达到预期的加工要求。而目前传统的支承套类零件的加工工艺和夹具仅适用于单件或小批量生产，难以满足机械工业对于支承套零件大量的需求。因此，研究并改进支承套零件的加工工艺和夹具设计具有重要的理论和实际意义。本文针对支承套零件的加工和装夹难点，对该类零件的加工工艺和装夹夹具进行了分析和改进设计，旨在实现支承套零件的大批量和高质量的生产，提高生产效率和经济效益。

1 支承套零件的结构与工艺性分析

典型支承套零件如图1所示，属于薄壁台阶套环。该零件材料为45钢，毛坯为锻坯，在粗加工之前采用正火热处理。从图中可以看出，该支承套零件有两处外圆，直径分别为50mm和56mm，内孔直径为44mm，长度为60mm。其中，台阶长度4mm。以内孔中心线为基准，两处外圆对内孔的同轴度误差为0.02mm。

两处外圆以及内孔的表面粗糙度要求均为Ra1.6。此外，外圆还有圆度要求，精度为0.02mm。

从设计图中来看，该支承套零件的形状精度和表面加工质量要求均较高，但其壁厚却只有3mm。这就意味着零件在装夹加工过程中，夹具的夹紧力和刀具的切削力都对零件的加工精度有着较大的影响。由于壁厚较薄导致零件刚度低，易产生振动和变形，零件的加工质量难以达到预期的精度。

目前针对这种薄壁支承套零件的加工主要有以下三种常用方法：

（1）一次性加工成型。其一般的工艺流程是先去除毛坯工件的外圆和内孔余量，使工件的外圆和内孔尺寸与设计尺寸保持较低的加工余量，即粗加工过程。然后进行半精加工，减小刀具的进给量和进给速度，使待加工表面留有均匀的加工余量，为零件的精加工做好准备。最后对工件进行精加工，使零件达到设计的尺寸精度和形状精度。从现场实际加工情况来看，支承套零件的精加工阶段是最难掌握的工序。由于此時工件的刚度已经很低，容易在刀具车削力的作用下产生严重的让刀现象，进而产生震刀现象，影响工件车削的精度，甚至无法顺利进行车削加工。

（2）可涨芯轴撑内孔车外圆加工法。这种方法采用可涨芯轴来加工工件的强度和刚度，以保证外圆车削的精度。但是，由于支承套零件对于内孔尺寸的尺寸精度和形状精度都有较高的加工要求，而可涨芯轴的作用力却不是完全精确可控的。不均匀的可涨芯轴作用力会导致零件内孔的变形。

（3）塞堵头夹外圆车内孔，配合堵头顶中心孔车外圆加工。这种方法是先将内孔加工到设计尺寸，然后将顶尖装入零件内孔带有中心孔的堵头中，另一端夹持外圆。这种加工工艺对于堵头外圆和中心孔的同轴度精度要求较高，在实际加工实践中容易出现壁厚不均匀和扭曲变形等现象。

由零件的结构与加工工艺分析可见，传统的加工工艺并不适于加工支承套零件。

2 加工工艺和夹具的改进设计

基于上述零件的结构与加工工艺分析，本文设计了所示专用车夹具。夹具的圆柱侧面铣出通槽，右侧端面安装压板6和挡板10。工件装夹时，通过压板使工件2的右端面与夹具轴向压紧，而其左端面则与可换套紧密贴合，其外圆则与可换套的内孔配合。为了防止可换套在加工时与工件产生相对转动，在可换套外圆柱面铣出通槽，配合紧定螺钉3周向固定。装夹完毕后即可进行工件的切削加工。加工工序完成后，松开螺母8。工件装夹较紧时，采用辅助橡胶棒或铜棒穿过夹具外圆的通槽老敲击工件的左端面来拆卸工件。可换套与工件的配合精度在长期重复装夹使用中逐渐降低，这时可以采用类似的拆卸方法拆除受损可换套并及时更换。这种夹具设计不仅可以提高工件车切削加工时的刚度和强度，且工件的装夹和拆卸方便，提高了工件的加工效率。实践证明，在支承套零件的加工中采用这种专用夹具，既可以保证零件达到设计的加工精度要求和质量要求，又可以提高生产效率，进而提高企业的经济效益。

针对这种专用夹具，本文设计了支承套零件的加工工艺流程。其基本流程是：先将工件外圆加工到设计尺寸，再采用上述专用夹具车削内孔。工件的外圆车削采用传统加工方法进行，经过粗加工、半精加工和精加工工序达到设计尺寸和精度。在此基础上，采用专用夹具装夹工件，进行内孔的加工。为了确保工件达到设计加工精度，专用夹具可换套与夹具内孔应保持较高的配合精度。由于外圆的加工精度很高，从而易于实现内孔与外圆的同轴度要求。而专用夹具弥补了工价加工内孔时刚度和强度较低的缺点，使得工件受力较为均匀，杜绝了让刀、震刀现象的出现，从而保证了工件的加工精度和加工质量。

本文针对支承套零件的结构特点和加工难点，分析了其加工工艺流程。在此基础上设计了专用夹具和配套加工工艺。实践证明，支承套零件的加工精度可以达到设计要求，且加工质量稳定。采用专用夹具加工，工件的装夹和拆卸方便，工作效率高。夹具良好的可换性既保证了零件加工质量的稳定，又降低了夹具成本，易于实现支承套零件的大规模生产。

参考文献

[1] 陈平，郑贞平.薄壁缸体零件加工工艺和夹具设计技术的研究[J].无锡职业技术学院学报，2008.

压路机轴承座加工工艺及专用夹具 篇5

由于直径为56mm的油槽在镗床上加工比较困难,我们决定在普通车床上加工轴承座立板上的直径为的通孔及直径为56mm的油槽。为此编制了加工工艺,设计了专用夹具。

1. 编制加工工艺

从图1中可以看出,该轴承座在普通车床上加工的主要难点有三:一是工件装夹困难,二是直径为mm的通孔与基准A面的平行度公差要小于0.10mm,三是直径为mm的通孔与底板上2个通孔的中心基准线B的平行度公差要小于0.10mm。为保证该工件的相关尺寸精度及形位精度要求,提高加工效率,必须编制合理的加工工艺。

通过上述分析,确定在钻、铰底板上2个孔时,采用钻模(或组合钻模)定位加工方式;在普通车床上车削直径为mm的通孔和直径为56mm的油槽时,采用“1面2销”夹具来装夹定位该工件。

该工件加工工艺流程确定为:首先,在组焊后的工件上施划基准A面加工线;其次,在立式铣床上铣削基准A面;再次,采用钻模(或组合钻模)定位加工方式,钻、铰底板上直径为mm的通孔和直径为mm的通孔;然后,在车床上装卡专用夹具,加工出直径为mm的通孔及直径为56mm的油槽;最后,去除加工后工件上遗留的毛刺。

由于采用钻模定位方式加工底板上的2个孔,使这2个孔的尺寸精度及形位公差精度较高。这为在普通车床上以底板基准A面和底板上2个孔作为专用夹具的装夹定位基准,保证立板上直径为mm的通孔及直径为56mm的油槽的车削加工精度奠定了基础。

2. 专用夹具结构及其使用方法

(1)结构

根据轴承座尺寸和普通车床装夹特点,我们设计制作了专用夹具。该专用夹具主要由花盘1、配重块2、紧固螺栓(3、5)、夹具本体4、圆柱定位销6、菱形定位销7、垫块8、压板9、双头紧固螺栓10等组成。如图2所示。

专用夹具本体结构如图3所示。夹具本体属于弯板焊接结构,其定位板上加工有一条宽mm的定位槽,用于与2个定位销大头配合形成定位面。2个定位销大头直径为mm,因此定位槽与定位销之间最大配合间隙为0.04mm。2个定位销与工件上2个孔采用过渡配合,其最大配合间隙为0.02mm。由上述配合间隙可知,工件与夹具的最大定位误差为上述2项间隙产生的最大定位误差之和,即0.06mm。

夹具本体定位误差已经充分考虑了工件形位精度要求。夹具本体自身各部位形位误差均小于0.02mm,即使加上0.06mm定位误差,其定位精度仍可满足工件要求的0.10mm的形位公差。为使2个定位销能在此槽中光滑移动,定位槽槽面与定位销大头均采用磨削加工(在使用过程中应涂抹润滑油)。

为避免工件立板妨碍压紧工件,将压板设计为如图4所示结构。其前部中间部位开有一直槽,槽宽比零件立板厚度大3～4mm。装夹工件时,可使压板避开立板,从而将工件压紧。

由于工件及夹具均安装在花盘一侧,花盘高速旋转时会产生较大的离心力,不利于工件加工精度。为此在与工件及夹具相对应位置上安装1组与其质量基本相同的配重块,以确保花盘旋转时处于平衡状态。

(2)使用方法

安装夹具本体将夹具本体4用紧固螺栓5固定在车床花盘上,夹具相对于花盘位置精确定位后,将2个定位销6、7的大头安装在夹具本体上的定位槽中。

将工件安装到夹具本体上在安装工件之前,先划出直径为的通孔加工线。再将工件上A基准面、底板上的2个通孔与夹具定位板上平面、2个定位销配合安装,最后将双头螺栓10旋紧,以使压板9压紧工件。

调整首件定位精度夹具在花盘上的定位精度在加工首个工件时予以确定。先校对直径为通孔的孔位线,校正后粗车内孔并留有一定加工余量。然后测量图1中65mm尺寸,通过检查孔中心误差状况,判断夹具与花盘之间的定位误差。若存在误差,略微松开紧固螺栓5,用木锤敲击夹具本体,根据误差状况,微量调整其在花盘上的位置。重新固定夹具后,再粗车孔,并再次测量该孔尺寸。如此反复,直到图1中65mm尺寸合适为止,这样就能使夹具在花盘上的安装位置得到较为精确的定位。

1.花盘2.配重块3、5.紧固螺栓4.夹具本体6.圆柱定位销7.菱形定位销8.垫块9.压板10.双头紧固螺栓11.工件

正式投入使用通过首件试车削和夹具精确定位后,后续工件的装夹加工、定位精度可由2个定位销及定位基准面来保证,不需要重复校正。

3. 加工效果

专用加工夹具论文 篇6

在机械金属切削加工中, 工件在装夹定位和校准阶段所花费的时间占工件总加工时间很大比例。在批量加工时若没有采用合理的装夹方法, 则会大大延长装夹定位时间, 降低加工效率, 增加生产成本, 甚至提高废品的产生率。但通用的机床工装设备已无法满足生产效率和加工质量的要求, 机床专用夹具越来越被重视和设计使用。

本文将以截面为鼓形的零件 (图1) 为研究对象, 通过分析该类型零件的结构形状特点和生产加工要求, 阐述鼓形零件在数控铣床上进行批量加工时使用的专用夹具的设计、定位原理和生产过程。

二、提出问题

鼓形零件以截图中间部分向外以一定半径圆弧形突出并由两头缩进为主要特点, 本文中的鼓形零件的外形突出圆弧尺寸为R12 (图1) 。该鼓形零件在数控铣床上进行实际批量加工生产时出现了以下的问题。

(一) 通用的机用工装定位夹具不能够很好满足加工要求。该零件用数控铣床切削加工时, 通常会采用圆柱形垫块和通用夹具如机用平口台虎钳或三爪卡盘配合来进行工装定位。虽然能够装工件夹紧并定位, 但工件和虎钳或卡盘在零件外周的最外周的极点, 台虎钳的接触面为两个点, 而三爪卡盘的接触面为三个点, 夹紧力高度集中, 较小的夹紧力都会产生很大的压强, 很容易导致工件滑动, 夹不稳, 或者损伤工件的表面, 从而降低产品的合格率和生产效率。

(二) 生产效率低下, 无法满足批量生产的要求。任何零件在机械切削加工时保证其设计精度和达到预定的生产效率, 都必须要在加工前选定合适的工装定位方案。

三、分析问题

(一) 鼓形零件端面特征数控铣床加工工艺分析。根据图1所示, 所加工特征一般为雕刻汉字或铣出一定的外形, 加工位置基本都在零件的上下两个端面上。因此所设计的夹具不仅要能够在满足稳固夹紧且接触面较大的前提下, 还要保持工件的顶面能够预留出一定的高度以防止在下一步的数控铣床加工工序中出现刀具干涉的现象。同时还要达到能够批量加工的要求, 夹具的设计还要加入多工位的设计元素。

(二) 夹具设计原理。本文针对鼓形的结构外形特点和其加工工艺, 设计了一套数控铣床批量加工专用工装夹具, 如图2所示。此设计原理将夹具的活动板设计成与零件的外形R12的外圆相配合的内圆形式, 从上而下即可紧贴零件的外圆周, 再施以夹紧力, 既可以达到夹紧又可以使得零件的外圆周和夹具的活动板上的圆孔的基准重合的目的。

(四) 夹具的结构设计和工艺特点。图4所示为夹具内部结构, 此套模具共有活动板和固定板两个主要部分组成。两个部分通过中间和四个角共五个内六角平圆头螺钉夹紧固定。夹具采用四工位的设计, 上下左右成各自成对称布置, 保证数控铣床加工工序效率的同时也使得每五个在同时加工的工件都承受了同样的三个螺钉的夹紧力, 提高同等加工条件下的加工质量。

从鼓形零件的数控铣床加工工艺来分析, 本套夹具有着以下几个特点:一是活动板设计有内凹的与零件外圆周同样的R12圆弧面, 使得活动板与零件在装夹和加工的过程中能够保持两者拥有较大的接触面贴合, 解决了通用夹具与零件装夹只有最外圆周的点接触的缺点, 避免了零件的夹持工序会对零件造成的外表面的损伤和加工过程中的打滑现象。二是固定板的下端设计有用于平口台虎钳夹持用的凸台, 方便在通用夹具上使用。三是固定板的孔位设计为非圆弧面设计, 实际形状是深度为6.3mm, 直径为Ф35.5mm的平底圆孔。零件的最外圆周的形状为Ф35.22的圆周, 固定板的工位孔径大于此尺寸, 同样深度也超过了零件的半高6mm的好处是, 零件在定位时是放置于此孔内, 能够很好地完成零件的初定位, 使得零件在孔内不能够拥有很大的活动空间, 避免在定位中造成过定位的可能, 大大降低了两个圆周的初基准重合度误差, 同时也保证了夹紧的基本要求。四是整体工位和螺钉孔位呈上下左右全对称结构布置, 提高同等的夹紧定位条件下产品的合格率。五是如夹具设计原理图 (图2) 所示, 活动板的厚度为4mm, 固定板的厚度为6.3mm, 夹紧后两板间有间隙0.7mm, 活动板的孔内夹紧的零件的裸露的高度为1mm, 此设计既保证能够对工件进行科学的工装定位, 防止过定位, 又保证加工工艺的可行性。

(五) 数控加工。

1.生产加工工艺分析。加工设备采用普通的华中数控铣床即可, 刚性要求中等。考虑到被夹紧的鼓形零件多为铜或铝合金等材料, 夹具的材料选择常见的45号钢。从夹具的结构来看, 夹具主要有活动板和固定板两个主要组成部分, 再辅以内六角螺钉固定, 夹具的生产加工也要分几个部分来完成。

固定板的加工工艺应该遵守粗、精加工分开的原则, 并且最好在粗加工之后隔一段时间再进行精加工, 这样能保证让零件在粗加工后能够有足够的时间恢复因受力造成的变形, 以提高夹具的加工精度。固定板在加工完底部用于平口台虎钳的凸台之后装夹于数控铣床的台虎钳之后再加工顶部的特征。在加工4个工位孔的时候, 应该先进行钻孔操作, 然后用平底铣刀加工, 采用螺旋下刀方式, Z向层高设置应该小于1mm, 这样可以大大减小刀具的损伤速度, 同时也可以保证零件的加工质量。4个工位孔可以在钻孔操作的时候, 采取贯穿孔的设计, 穿孔的直径应该小于孔的直径Ф35.5mm, 此举改善排屑的条件。

活动板的加工工艺充分考虑板材比较薄的特点, 为了减小和避免在数控铣床用压板夹紧后在加工过程中发生的零件变形的情况发生, 这样将采取活动动板先钻5个螺钉位孔, 通过平头螺钉与固定板固定, 两块夹具的上下板配合固定后, 将固定板装夹于台虎钳上再加工活动板。活动板的正面加工包含了四个工位孔的辅助孔的钻孔操作。底面的4个带内凹球面的工位孔的加工同样采取配合固定后加工的方式, 固定板的工位孔直径为Ф35.5mm, 不会在此步操作过程发生刀具干涉现象。

2.数控加工程序的编制。本文使用Master CAM X3作为编程软件, 着重讲述固定板和活动板的工位孔的数控铣加工程序的编制和仿真结果。

固定板的工位孔的加工工序是加工固定板非常关键的一道工序, 孔径为Ф35.5mm, 采用钻孔加平底铣刀铣孔的加工方式完成。这里只介绍采用平底铣刀铣孔的编程方法和注意事项。

粗加工和精加工分工进行, 粗加工采用Ф12mm的平底铣刀, 快速去除多余的材料, 切削速度取v=90m/min, 根据公式计算主轴转速:

这里取S=2, 400r/min。同样可以计算出进给速度的数值, 考虑到本段工序是用平底铣刀进行铣孔的操作, 刀具承受的切削力较大, 且受力面较大, 故F值应该设置得比计算值要小, 这里取F=600mm/min。

在菜单的刀具路径栏选择标准挖槽方式, 选择4个工位孔的圆周作为加工路径, 打开刀具路径参数选项卡, 从刀具库Steel-MM.TOOLS列表中选择Ф12mm的平底铣刀, 按照上述已经设定好的加工参数在该选项卡对话框内的相应选项内进行设置。切换到2D挖槽参数设置选项卡, 设置参考高度增量坐标25.0, 进给下刀位置增量坐标5.0, 工件表面绝对坐标0.0, 深度绝对坐标﹣6.3, 顺铣, XY方向预留量0.3, Z方向预留量0.0。在高度上进行分层铣削, 取层高0.8mm, 精修次数1次, 精修量为0.3mm。切换到精修的参数对话框, 选择螺旋切削方式, 并且勾选螺旋下刀, 切削间距60.0, 切削距离7.2, 由内向外环切, 精加工设置:次数1次, 间距2.5, 修光次数0。点击螺旋下刀按钮, 参照图5进行相应设置。至此完成粗加工刀路设置。精加工采用外形铣方式进行, 刀具选择Ф8mm的平底铣刀, 一次加工到6.3mm的深度。完成精加工刀具路径设置后, 设置毛坯进行仿真操作, 结果如图6所示。

活动板的工位孔的加工工序要分上下两个面进行, 工位孔的内凹球面应该在底面加工, 此时将工件用5个螺钉固定在固定板上, 再装夹于平口台虎钳上。同样, 本工序分粗、精加工两步进行, 粗加工采用平底铣刀进行铣孔, 留下0.3mm精加工余量。粗加工刀路设置如固定板的工位孔的操作方法, 精加工刀路采用精加工等高外形方式, 精加工刀路参数设置如图7。这里要注意的是Z轴最大进给量应该设置比较小, 本文取0.15mm。为了获取比较好的加工表面, 本文设置了进/退刀参数, 取圆弧半径为1mm。完成精加工刀具路径设置后, 设置毛坯进行仿真操作, 结果如图8所示。

为了提高加工效率, 在精加工等高外形铣削刀路编制时, 使用了图9所示路径旋转的刀路, 此刀路图少很多提刀的刀路, 大大提高了加工效率。

四、结语

本文针对鼓形零件在数控铣床上加工时出现的装夹难题设计了一套实用的夹具, 通过分析夹具的结构特点、定位原理和加工工艺, 对夹具进行了数控加工的程序编制, 编程过程中通过优化参数设置, 利用刀路的旋转功能, 保证了夹具的尺寸精度、表面光滑度和生产加工的效率, 并实现了鼓形零件在数控铣床上高效、高质、多件同时加工, 提高了生产效率和加工的质量。

参考文献

专用加工夹具论文 篇7

一、专用夹具的优点

限制工件的自由度, 正确找正工件的定位与合理的使用夹紧装置是机床夹具必须要解决的问题。用夹具装夹工件有以下优点:

1. 提高了劳动生产率。

使用夹具装夹工件快速、方便, 工件不需要刻线找正, 可显著减少辅助工时, 从而提高了劳动生产率;多件、多工位装夹工件夹具, 高效夹紧机构的使用, 进一步提高劳动生产率;同时切削用量的加大, 也进一步提高了劳动生产率。

2. 能稳定地保证工件的加工精度。

用夹具装夹工件时, 工件相对于刀具及机床的位置精度由专用夹具保证, 受工人技术水平的影响较小, 使每批次工件的加工精度趋于一致。

3. 扩大了机床的使用范围。

机床本身的加工范围达不到使用要求, 通过专用夹具的改变, 大大地提高了加工范围, 使机床能得到最大化的利用。

4. 在批量的生产中, 能降低成本。

在批量生产中使用夹具后, 夹具制造成本分摊在一批工件上, 每个工件增加的成本是极少的, 远远小于由于提高劳动生产率而降低的成本, 工件批量愈大, 使用夹具所取得的经济效益就愈显著。

二、定位方案

此次夹具设计是配合专用机床进行4102缸盖喷油嘴大小孔的扩削加工, 此工序采用了典型的“一面两销”定位。因为本机床是在流水线生产的一部分对于工件的装夹需要方便快速, 因此定位方案采用了侧面的“一面两孔”定位, 下表面进行了预定位, 这样便于工件的装夹。

三、导向方案

钻套可分为固定钻套, 可换钻套和快换钻套。

固定钻套直接压装在钻模板上, 固定钻套结构简单, 钻孔精度高, 但磨损后不能更换。固定钻套适用于单一钻孔工序的小批生产。

可换钻套装在衬套中, 衬套压装在钻模板上, 由螺钉将钻套压紧, 以防此钻套转动和退刀时脱出。钻套磨损后, 将螺钉松开可迅速更换一钻孔工序。

快换钻套其结构与可换钻套相似。当一个工序中工件同一孔须经多种加工工步 (如孔经钻、扩、铰或攻螺纹等) 时, 能快速更换不同孔径的钻套, 更换时, 将钻套缺口转至螺钉处, 即可取出。在这里采用了可换钻套。

四、夹紧方案

此夹具主要采用了液压夹紧, 上半部放置的两个液压缸通过连该连接夹紧装置, 如图所示:

五、结束语

使用配备专用夹具的专用机床进行加工可以大大地提高生产效率和加工质量, 在未来的发展中专用机床凭借着它不可取代的优势必将会在机械制造业中占有重要的一席之地。

摘要：机械加工中, 在大批量的流水线生产时经常使用专用机床, 专用机床是一种专门适用于特定零件和特定工序加工的机床。本文专门针对柴油机4102缸盖喷油嘴在半精加工生产时设计了一套专用夹具。

专用加工夹具论文 篇8

车削加工中偏心零件工装夹具一般可采用四爪卡盘找正加工或三爪自定心卡盘垫块 (厚度经过计算) 的方法装夹, 装夹调整费时, 虽可以加工, 但对工人技术水平要求较高, 效率低下, 车削如图1所示的4个精度要求较高的偏心球腔, 加工的难度就更大了。为提高该零件的加工精度及效率, 设计出一套加工4个偏心球腔工序的专用夹具。利用该夹具加工时能保证偏心球腔的中心线与主轴中心线同轴度, 加装分度装置保证一道工序加工4个偏心球腔, 并加平衡块保证工件和主轴回转的稳定性。对于该偏心分度回转装置夹具的具体设计及方法见下文所述。

1 零件分析

图3内外球配合件是由内球和外球2个零件组合而成。内球和外球在圆周上分别均布4个Sφ40的球腔, 各球腔相对于基准孔的位置度公差要小于或等于0.1 mm, 表面粗糙度值为Ra1.6μm, 内球有2个M10的螺纹孔, 分布在以工件中心为基准, Φ86 mm为直径的圆周上, 外球有对称分布的2个直径为Φ11 mm的孔, 同时在每个球腔中心有一个M12的内螺纹。工件材料均为45钢。粗精车Φ150 mm外圆和Φ20内孔、倒角2×45°、长度30 mm。

该工件在普通车床上加工, 采用四爪卡盘或三爪卡盘装夹将很难校正, 且4个球腔圆度及表面质量较难保证;经分析, 设计专用夹具在数控车床上编程粗精加工, 不仅能保证精度, 效率高, 刀具价格低, 同时也能达到表面粗糙度等要求。

2 夹具结构分析

夹具设计原理是使待加工的球面的轴心与主轴同轴, 为此设计这套专用夹具, 该夹具分为偏心分度盘和夹具体两大部分。

2.1 偏心分度盘

偏心分度盘是通过分度盘保证待加工的球面的轴线与主轴轴线重合, 因此需把定位销的轴线准确移动偏心距的距离。如图4所示。

分度盘结构:分度盘的直径是340 mm, 厚度是30 mm, 在分度盘中心向上平移一个偏心距 (即工件中心到球心的距离) , 加工好一个M18的螺纹孔, 是用来装圆柱心轴的, 以该分度盘为中心, 向上偏移147 mm有个螺纹孔, 该螺纹孔是用与装螺纹定位销, 定位销的作用是准确定位夹具的位置。以分度盘为中心, 150 mm为半径的圆周上均布有3个Φ14的通孔, 用于把分度盘装夹在车床花盘上。把分度盘装在花盘上, 在用百分表校正外圆和端面, 使其跳动在0.02 mm内。

分度盘固定在花盘上是相对不动的, 但因定位销与夹具体有相对转动, 所以必须对定位销进行热处理, 以增加定位销的耐磨性, 或者在定位销上加衬套, 衬套与定位销相对固定不动, 只要更换衬套就能直接使用。

2.2 夹具体

如图5所示, 该夹具是盘状体, 夹具的大径为230 mm, 总厚度为50 mm, 中心有一个直径为20 mm的基准孔, 该孔是与分度盘上的定位销轴连接, 以该孔为基准, 以直径为150 mm、壁厚为18 mm的圆环套, 该圆环套上均布有4个M10的螺栓, 用于固定工件;以中心为基准、以104 mm为半径上均布有4个直径为10 mm的通孔, 这4个孔与分度盘上的定位销相对。

把工件装入夹具体的圆环套中采用间隙配合, 该配合能保证零件可自由装拆, 用4个螺栓紧固, 这样保证在加工时工件和夹具体处于锁紧状态, 以利于刀具在加工偏心球面时, 更好地保证该球面的尺寸精度。

当完成第1个球面加工后, 拧松工件中心上的紧固螺母, 拔出开口垫片, 以夹具体上的基准孔为中心, 将夹具体旋转90°, 使夹具体上的孔与定位销准确定位, 然后再装上开口垫片并紧固螺母, 准确定位加工第2个均布球面, 从而保证球面的等距和位置精度要求。如图6所示。

由于每加工完一个球腔后, 都要拆松螺母, 旋转夹具体, 然后夹紧, 因此夹具体的中心孔与分度盘的销轴之间有相对摩擦, 必须对其进行热处理, 增强耐磨性, 否则损坏严重。

3 装配及平衡

3.1 装配步骤

1) 把分度盘装在花盘上, 用百分表校正, 使其径向圆跳动在0.02 mm范围内, 再用3个M12的螺栓夹紧固定。

2) 把夹具体装在分度盘上, 用定位销定位。

3) 把工件装在夹具体的圆环套上, 用螺栓把其夹紧, 再锁紧销轴上的螺母, 从而夹紧整个夹具体。

4) 编程粗精加工第一个半圆球面至图样要求后抛光表面。

5) 拆下夹具体上M16的螺母, 以销轴为旋转点, 将夹具旋转90°, 使定位销与夹具体上的孔准确配合, 再用螺母夹紧, 车削第2个半圆球面, 第3、第4个半圆球面依次类推。

装配后的图 (含工件) 如图7所示。

3.2 平衡

因为本套夹具属于花盘类非对称旋转夹具, 工件安装后会产生偏心, 旋转起来会严重影响加工稳定性, 而做静平衡试验对于该夹具是非常重要的, 它影响设备的正常运行, 也影响工件的质量和加工效率及操作工人的安全, 所以必须对此装置进行平衡试验, 以保证加工平稳性。对不平衡的部分按力矩平衡原理确定平衡块的重量。平衡后如图8所示。

摘要：高精度偏心件是车削中比较难加工和保证精度的零件类型, 对其加工的切削用量选择、刀具、工装夹具有着很高的要求。文中工装夹具采用偏心分度回转专用夹具加工偏心球腔, 能够满足加工的定位夹紧要求, 结构简单紧凑, 具有良好的加工工艺性和经济性。

关键词：夹具,车削,偏心

参考文献

[1]李庆寿.机床夹具设计[M].北京:机械工业出版社, 1984.

[2]杨峻峰.机床及夹具[M].北京:清华大学出版社, 2005.

专用加工夹具论文 篇9

【关键词】车床支架 机械加工 工艺 夹具 设计

在机械设计加工之中，任何产生品的加工都需要一定的工艺流程及夹具，只有制定合适的产品生产工艺流程以及使用合适的夹具，才能保证加工出来的产品质量。因此在车床C6140A支架的机械加工之前首先要制定合适的工艺流程，详细的确定加工之中每个工序需要的加工步骤，然后根据产品的要求设计机床切削深度，主轴转速以及切削速度，在设计好工序之后在进行夹具的设计。在一切工序及夹具设计完成之后，要严格按照工艺流程进行加工，只有这样才能保证车床C6140A支架的机械加工质量。

一、车床C6140A支架机械加工工艺设计

（一）车床C6140A支架机械加工工艺设计特点及要求

一般情况下车床C6140A支架的外形比较复杂，在设计加工之中对C6140A支架形状、尺寸以及位置的精度和机床表面的粗糙程度都有着比较高的要求，这就给C6140A支架设计加工时带来了很大的难度。因此在设计C6140A支架的加工工艺时在选择定位基准时要在最大程度上减少定位误差，在设计夹具时要选择合适的加紧方向与位置，避免出现加紧变形，对于车床C6140A支架的主要表面必须要粗加工与精加工分段进行，尽量保证产品要求的粗糙度。

（二）车床C6140A支架机械加工工艺设计

1.定位基准的选择

在C6140A支架机械加工工艺设计中，正确的选择定位基准非常重要，对于进行零件加工时，达到精度要求、保证产品质量、提高效率及其经济性都有着重大的意义，如果基准选择不合理加工工艺过程中就会出现问题，甚至会造成残品的出现，因此在选择定位基准时要遵循一定的原则。在定位基准中又分为粗基准与精基准两个方面，一般在加工中首先使用的是粗基准，但在选样定位基准时，为了保证零件的加工精度，首先考虑的是选择精基准，精基准选定以后，再考虑合理地选择粗基准。所谓的粗基准就是指以毛坯面作定位基准，在选择时应该选择加工余量最小的面作为粗基准，以保证工件上重要表面的加工余量小而均匀，同时还可以选择较为平整光洁、加工面积较大的表面为粗基准，这样就可以便于工件定位可靠、夹紧，最后必须要注意粗基准在同一尺寸方向上只能使用一次，如果重复使用可能会产生比较大的误差。在选择精基准时为避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合偏差，应该选用设计基准作为定位基准，并且要采用同一组基准定位加工零件上尽可能多的表面，这样就可以简化工艺规程的制订工作，减少夹具设计、制造工作量和成本，同时还能在很大程度上保证各加工表面的相互位置精度。

2.表面加工方法的确定

由于车床C6140A支架不同表面的粗糙度要求不同，所以在选择车床C6140A支架表面的加工方法时要根据不同的表面选用不同的加工方法。由于车床C6140A支架底面的表面与肋板内表面和圆柱孔上端面的表面粗糙度要求比较高，因此在加工时要先进行粗铣或者是半精铣，然后再进行精铣，同时机床支架肋板上的孔与圆柱孔的位置精度与表面粗糙度要求也比较高，因此在加工时要采用先粗镗再半精镗的加工方法。在机床上的沉头孔并没有位置精度与表面粗糙度要求，因此可以采用钻孔或者锪孔的加工方法，但是对于精度要求比较高的装配孔要先进行钻孔然后再精铰，进而完成其表面的加工。

3.热处理工序及辅助工序的安排

机械加工中离不开热处理，因此在制定车床C6140A支架机械加工工艺时必须要设计热处理工序及辅助工序的安排，首先是退火与正火工序，这道工序可以在很大程度上消除毛坯的内应力，避免组织出现不均匀现象，在一定程度上改善毛坯的切削性能，这道工序可以放在粗加工阶段前后，但是如果放在粗加工之前虽然能够在一定程度上提高粗坯的加工性能，但是不能消除粗加工所产生的内应力。退火与正火工序之后要设计淬火或渗碳淬火处理工序，通过这个工序，零件表面的硬度和耐磨性能够得到很大的提高，这个工序一般在精加工之前进行。最后还要设计表面处理的工序，通过对加工品的表面处理不仅仅能够增加其耐磨性与提高其抗腐蚀能力，同时还能增加机床的美观性，这个流程一般安排在工艺流程的最后进行。除了热处理工序之外，在工序设计中还要重视辅助工序的设计，一般情况下主要包括中间检验，最后检验，特种检验，清洗防锈与去毛刺等工序，通过这些辅助工序可以进一步保证产品的质量。

二、夹具设计

机床夹具其实就是在车床C6140A支架机械加工中使用的一种工艺装备，它的主要功能就是实现对被加工工件的定位和夹紧，保证各个工序能够顺利进行，因此夹具的结构紧凑，操作迅速方便。夹具的设计是工艺设计与机械制造中的一项重要内容，它对机床性能的发挥与延伸、生产率的高低、生产成本的控制、工件的加工质量都有很大的影响，因此在设计之中必须要保证所设计的专用夹具既能保证工序的加工精度又能保证工序的生产节拍，同时夹具还要具有良好的结构工艺性，以便于夹具的制造和维修。

例如在对夹具中的夹紧装置进行设计时要保证夹紧既不应破坏工件的定位，又要有足够的夹紧力，防止工件在加工中产生振动，手动夹紧机构要有可靠的自锁性，机动夹紧装置要统筹考虑夹紧的自锁性和原动力的稳定性，同时又要保证夹紧力的方向应使定位基面与定位元件接触良好，保证工件定位准确可靠，还有夹紧力的方向应该与工件加工时受到的切削力、重力等的方向一致，以减小加紧力，最后还要保证夹具力的作用点应尽量靠近加工表面，以减小切削力对夹紧点的力矩，防止或减小工件的加工振动或弯曲变形。总而言之夹具的设计必须要根据加工的材料的不同而设计，只有这样才能设计出合适的夹具，才能在最大程度上保证加工产品的质量。

参考文献：

[1]吴拓.机床夹具设计[M].机械工业出版社，2009-7-1

[2]柯建宏.工艺综合课程设计[M].华中科技大学出版社，2006.

[3]孙波.机械制造工艺与过程综合设计实践设计指导[M].西安工业大学出版社，2010.9

[4]任东澜.C6140A支架和孔加工工序夹具设计研究[J].科技创新与生产力，2012， （5）

镗床套筒零件专用夹具设计 篇10

在机械切削加工过程中, 通过使用夹具, 可以更加精确地固定切削工件的位置, 从而在很大程度上提高切削的质量。随着机械切削工艺技术水平的不断提高, 对夹具的使用标准要求也越来越高, 可以说, 要想实现更高精度的切削, 没有设计科学, 使用恰当的夹具是不行的。夹具的辅助作用, 通过固定工价的准确位置来实现, 因为在实际切削作业过程中, 由于机械设备的震动, 会导致工件的位置发生一定程度的位移, 在这种情况下, 就需要使用合适的夹具, 对切削工件进行固定, 从而为提高工件的切削精度奠定基础。除此之外, 通过使用夹具, 还可以提高零件的互换性, 使得切削加工作业的劳动生产率得到提高, 在改善车间切削技术技术工人作业环境的同时, 还可以进一步减轻他们的劳动强度。

1 夹具的分类

现阶段在机床实际切削加工作业过程中, 比较常用的夹具有如下5类, 即: (1) 通用夹具:这种夹具, 是常见的标准化夹具, 在合理的条件下, 使用这种夹具可以对一些工件进行加工, 能够满足符合切削加工条件的工件, 基本上都可以使用。 (2) 专用夹具:这种夹具, 顾名思义, 就是为了加工某一工件或在某一机械切削工序中必须使用而专门设计的夹具, 由于是专门设计的夹具, 对于相关零件的位置控制更加准确, 并且使用过程相对简单, 可以提高工件的切削精度。 (3) 通用可调夹具和成组夹具:该类夹具的主要特点是可以根据所工作环境和切削工件的不同, 而更换部分原件, 并且其装置也可以进行适当的调整, 以适应不同的切削工件。 (4) 组合夹具:组合夹具是指按零件的加工要求, 由一套事先制造好的标准元件和部件组装而成的夹具。由专业厂家制造, 其特点是灵活多变, 万能性强, 制造周期短、元件能反复使用, 特别适用于新产品的试制和单件小批生产。 (5) 随行夹具:随行夹具是一种在自动线上使用的夹具。该夹具既要起到装夹工件的作用, 又要与工件成为一体沿着自动线从一个工位移到下一个工位, 进行不同工序的加工。

2 工艺分析

2.1 零件分析

该零件为一套筒类零件, 主要起支承和导向作用, 其孔长与直径之比为13.6, 属于典型的长套筒零件。其技术要求为: (1) 孔的技术要求。Φ130的孔与回转轴颈相配合, 其直径的精度为IT6, 内孔圆柱度误差不大于0.04mm, 表面粗糙度为Ra1.6μm。 (2) 外圆表面要求。外圆与基座孔相配合, 它是套筒的支承表面, 其尺寸精度为IT7, 形状尺寸精度控制在外径公差范围内。Φ168外圆柱面的表面粗糙度为Ra6.3μm, Φ150外圆柱面的表面粗糙度为Ra3.2μm。 (3) 孔与外圆的同轴度。内孔对两端支承外圆的同轴度允差为Φ0.05mm。 (4) 轴线与端面的垂直度要求。内孔轴线与端面的垂直度误差不大于0.04mm。

2.2 零件制造工艺

经以上分析, 确定零件加工工艺如表1所示。

3 夹具设计原则

机床夹具的主要功能在机床上加工工件时, 通过夹具将工件固定在相应的位置上, 同时, 为了能够是工件在整个切削工序中, 得到恰当的切削, 就需要夹具控制的工件跟随机床切刀相对运动, 并且二者之间要保持合理的位置。

对于长套筒零件, 为保证内外圆同轴度, 加工外圆时, 其装夹方式常采用下面两种:用顶尖顶住两端孔口的倒角;一头夹紧外圆另一端用中心架支承或一头夹紧外圆另一头用后顶尖顶住。加工内孔时, 一般采用夹一头, 另一头用中心架支承外圆。

本文的论述中, 重点分析的是内孔加工的专用夹具, 该夹具的设计要点, 第一, 要保证夹具的强度和刚度可以满足大部分零件切削加工的需要。第二, 对于夹具的结构要求紧奏, 占用空间较小, 因为是实际车床切削零件时, 如果夹具占用的空间较大, 则会影响工序的正常进行。第三, 夹具的制造成本要相对低廉, 并且安装和操作也应简单, 在实际使用过程中, 可以有效降低切削工人的劳动强度。简要来说, 夹具设计的基本要求有以下几个方面: (1) 可以实现对工件的快速准确装夹, 并且夹具自身在机床上快速定位和装夹。 (2) 操作方便省力, 降低操作者的劳动强度, 提高工作效率。 (3) 夹紧力在一定范围内可调, 装夹可靠。 (4) 体积小、结构紧凑、便于工件装卸, 易于加工、维护和清理。

4 夹具设计

本设计的夹具结构二维图如图2所示, 主要由V型座1、套2、定位套3、校正块4、连接螺钉7和紧定螺钉8等构成。

4.1 工件的定位

在此道工序之前, 两端面与主要外表面已加工完毕, 因此在夹具设计时, 外圆柱面的轴心线和一端面为定位基准, 定位基准面是Φ150圆周面及一端面, 定位元件是2个V型块和定位套, 即一夹一顶式, 限制了5个自由度。本设计中, V型座1的结构如图3所示, 其底座用螺栓固定在机床的工作台上;端面定位利用定位套3和校正块4实现, 其结构如图4所示。

4.2 工件的夹紧

夹具使用时, 先将零件放置在2个V型块定位槽中, 并使其右端面顶在定位套3中孔Φ160的右端面上, 装上张紧板并拧紧张紧螺母将工件夹紧。张紧螺杆设计在套筒两端处, 保证受力平衡。张紧板上端面的高度可以根据需要, 通过调节拧紧螺母来控制工件上夹紧力的大小。另外, 由于工件长度教长, 在距V型块466mm处, 增加了起支承作用的托架, 以防止零件在加工过程中由于刚度不足引起的变形。

5 夹具的使用效果

5.1 加工质量

采用工装加工后, 不但定位精确, 而且由于各夹紧面都为面接触, 夹紧可靠, 而且有效地保护了工件已加工面, 工件加工质量大大提高。通过现场多批次零件实际加工检验, 该工装完全能够满足工件的加工精度要求, 合格率达到100%。

5.2 效率及成本

通过使用专用夹具, 在实际切削作业过程中, 可以使得工件固定的更加稳定, 提高切削工作的稳定性和安全性, 能够有效缩减辅助工时。另外, 专用夹具的使用, 还可以在很大程度上提高工件的刚性, 使得切削工件的质量更加稳定, 有效降低残品率、废品率, 使得机床切削工序的整体成本得以降低。

5.3 劳动强度

通过采用该工装进行产品加工, 可以在一定程度上降低对技术工人工作技能的依赖, 提高了操作的安全性和舒适性, 有效降低了机床切削操作工人的劳动强度。

6 结论

此套筒零件属于虽然结构简单, 但是尺寸教大, 通用夹具难以满足要求, 因此根据实际情况设计了专用夹具, 这样中夹具在固定工件时, 能够以较快的速度进行装夹, 提高工件的固定速度, 大幅度降低辅助加工时间, 从而有效降低机床零件切削的成本, 而且此夹具使用方便, 制造加工容易, 成本也不高, 也能很好地保证产品质量。

摘要：近年来, 机械行业竞争越来越激烈, 许多企业对生产效率和产品质量都提出了较高的要求。市场竞争要求产品既要质量好, 又要成本低。使用工装夹具可以实现工件的快速装夹, 减少辅助加工时间, 降低加工成本。本文设计了一套镗床一套筒零件内孔加工的专用夹具。其特点是结构紧凑, 操作迅速、方便、省力, 可以保证较高的加工精度和生产效率。

关键词：套筒零件,专用夹具,设计

参考文献

[1]卢秉恒主编.机械制造技术基础[M].西安交通大学.

[2]王启平.机床夹具设计[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社, 1995.