數控車床盤類零件工裝夾具設計

郭自慶

摘 要：在數控車床上加工盤類零件非常普遍，文章針對傳統的夾具進行改進，提高零件的尺寸精度和位置精度，縮短了裝夾找正的時間。文章以CAK6140數控車床為例，針對盤類零件進行工裝夾具的設計分析，從零件圖分析、工藝分析、夾具設計等幾個方面進行論述。

關鍵詞：盤類零件；零件圖分析；工藝分析；夾具設計

在車床上加工盤類零件是機加工中最普遍的內容之一。在長期的生產實踐活動中，經常會遇到端面的批量加工問題，特別是盤類零件的批量加工，端面的加工耗時非常大。往往盤類零件在加工時，要求被加工的零件端面相對于軸線必須垂直，端面圓跳動必須達到要求，并且兩側的端面之間還要有非常嚴格的平行度要求；由于零件長度方向尺寸很短，裝夾時容易偏斜，這些都給加工造成困難。

1 零件圖分析

該零件結構比較簡單，外圓、內孔、長度三個尺寸均有公差要求。另外位置公差要求：φ118外圓對軸線有圓跳動要求，右端端面相對于軸線有垂直度要求，兩端面之間有平行度要求。加工難點是零件的長度、內孔的公差值很小，在加工時需要特別仔細，嚴格保證公差要求和位置精度要求高，必須設計專用的夾具來保證。

2 工藝分析

工件毛坯為φ120×21，材料為45號鋼，材料容易切削，加工相對容易。刀具選擇：45°端面機夾刀，90°外圓機夾刀，φ13麻花鉆，內孔機夾刀。

加工端面的切削用量為：主軸轉速為1000r/min，進給量為0.1mm/r。需注意：外圓一定要粗精加工分開，而且粗精加工的裝夾方式也不同，在精加工外圓時要以φ15的內孔作為定位基準，裝在心軸上精加工外圓表面。零件的加工工藝卡片如表1所示。

3 夾具設計

3.1 傳統端面加工夾具

傳統的做法都是在主軸錐孔內安裝一個圓錐心棒，起到軸向定位的作用，經查閱相關的文獻資料得出，主軸錐孔為莫氏六號圓錐，圓錐角為2°59分12秒，公稱直徑（大端直徑）為φ63.348，長度為182。主軸錐孔如圖2所示。

先制作一個莫氏6號圓錐，用于軸向定位，大端直徑為φ63.348，圓錐長度為71，小端直徑為φ59.646。為了在裝夾時方便對零件的夾持部位進行調節，另外還制作了一個M12的螺釘，通過調節M12的旋入深度，以此來調節被加工零件的伸出長度。如圖4所示。

經過驗證，該方法簡便，加工效率高。但該夾具只能在針對直徑相對較小的軸類零件時，效果才較好，對于精度要求較高、直徑又較大的盤類零件，效果并不理想。因為盤類零件的端面非常大，工件短，裝夾時一旦裝偏斜，就會造成端面圓跳動以及端面對軸線的垂直度超差，零件的長度也會超差，兩端面的平行度也會隨之超差。也曾想將調節螺桿的直徑加大，或者將兩個元件合并為一個零件，做出來的夾具始終不是特別理想。因為合并后，如果想保證定位面的精度，就必須將直徑做大、總長度要達到200多，非常笨重，定位精度不夠高。

3.2 夾具改良

新夾具是通過使用吊桿的辦法來實現的。如圖5所示。

用一根吊桿把整個主軸孔貫穿，吊桿兩頭各有一個端蓋，用于定位床頭箱的兩端，然后兩端分別用M10的六角螺母來固定。吊桿的直徑為φ11，長度為1041，兩頭各加工出一個M10的螺紋，螺紋長26。左端的端蓋是為了固定床頭箱的左端，右端的端蓋主要是為了加工零件時起到軸向的定位作用，同時也將卡盤的右端面面固定住，床頭箱兩端最終被固定的尺寸為1009mm，該尺寸為CAK6140數控車床床頭箱左端至卡盤的右端面之間的距離。在制作該夾具時，兩端的螺母固定后，必須能夠固定住1009這個尺寸，該夾具的設計才算合格。右端制作一個φ87.5的大直徑端蓋，每次批量生產前，先把大端蓋的右側端面車一刀，以保證端面與主軸軸線的垂直度要求，這樣裝夾的工件緊貼著端蓋右端面，以此定位，工件的端面圓跳動、垂直度、兩端面之間的平行度和長度都能得到保證。

4 結束語

綜上所述，只要我們從生產的實際出發，遵循數控車床夾具設計的一般規律，采用創造性的思維方式，對于位置精度要求較高的盤類零件加工，我們總能設計出合適的夾具，從而使車削加工的生產效率大大提高。創新是不分大小的，一次次小的創新積累起來就是大的創新。

參考文獻

[1]許兆豐，張介福.車工工藝學[M].北京：中國勞動出版社，1990.

[2]李澄，吳天生，聞百橋.機械制圖[M].北京：高等教育出版社，1997.