夾具設計在大偏心距零件加工中的應用

楊航 李飛

摘要：機床夾具是機械加工工藝系統的一個重要組成部分，為保證工件某工序的加工要求，必須使工件在機床上相對刀具的切削或成形運動處于準確的相對位置，偏心零件的定位夾具的質量的好與壞直接影響加工精度和企業經濟效益，本文將主要介紹一種大偏心距零件的夾具設計，以提高加工精度，促進機械加工業更好地發展。

關鍵詞：夾具設計； 大偏心距；零部件

當用夾具裝夾加工一批工件時，是通過夾具來實現這一要求的。而要實現這一要求，又必須滿足工件在夾具中占有正確的加工位置；夾具裝夾在機床上的準確位置；刀具相對夾具的準確位置。這里涉及了三層關系：零件相對夾具，夾具相對于機床，零件相對于機床。工件的最終精度是由零件相對于機床獲得的。所以“定位”也涉及到三層關系：工件在夾具上的定位，夾具相對于機床的定位，而工件相對于機床的定位是間接通過夾具來保證的。工件定位以后必須通過一定的裝置產生夾緊力把工件固定，使工件保持在準確定位的位置上，否則，在加工過程中因受切削力，慣性力等力的作用而發生位置變化或引起振動，破壞了原來的準確定位，無法保證加工要求。這種產生夾緊力的裝置便是夾緊裝置。

一、偏心夾具的結構設計

對于大偏心距零件的加工，如果直接裝夾在加工設備上是不行的，無法保證其加工的精度和加工的質量，這就需要設計一個專門的夾具對零件進行裝夾。將夾具體的一端在車床的卡盤上夾住，對夾具體另端進行外圓和圓孔的加工，外圓與夾具體左端同軸線，圓孔用來安裝工件。圓孔的直徑是兩倍的偏心距和工件外圓直徑的總和，然后在夾具體上進行定位螺釘孔的加工，螺釘孔數量為兩個。先進行工件的端面以及其外圓的加工，加工完成后將工件在夾具體中放置好，在用夾緊螺釘對其進行鎖緊。鎖緊后會發現，相對于夾具體的軸線來說，工件軸線出現了一段距離的偏差。因為工件的加工基準是以夾具體的外圓作為參考的，工件上新圓孔的中心和夾具體的中心在一個位置上，所以加工完成的圓孔孔心和工件回轉中心二者之間存在一定的偏差量，而這個偏差量就可以看作是工件加工要求達到的偏心距。

二、加工工藝分析

根據加工的實際情況，結合專用的偏心夾具，可以按照如下工藝來加工：將零件找正，車φ250+0.02內孔，再以φ250+0.02內孔定位車φ150 的外圓和10mm 的凸臺；將零件裝在夾具上，用M18 的銷軸進行定位；擋住φ150的外圓， 用M18 的螺母來壓緊10mm 的凸臺； 用的孔進行導向；利用銷軸壓緊零件，車φ220+0.02通孔，車φ300+0.02階梯孔；然后將零件反過來裝夾，校正，車另外的φ300+0.02階梯孔。

三、夾具定位誤差分析

如圖1所示，用φ200 圓盤的兩個M18 螺紋的銷軸來定位。銷軸必須經過精加工，保證尺寸為φ18±0.01。由于兩個M18 螺紋的銷軸是已加工過的定位，基準位移誤差△s=0.04 mm。高度定位基準是底面，依靠M18 的螺帽來壓緊10mm 寬的凸臺，工序基準是φ250+0.02的圓孔中心線，二者不重合，因此產生基準不重合誤差。基準尺寸為φ1500+0.04，定位點與零件中心成36°夾角，零件中心點在水平方向的定位誤差為：△b=0.04cos36°=0.0323mm。所以， 基準不重合誤差為0.0323mm。由于偏心距50±0.04mm，公差為±0.04mm，故以上定位誤差在精度范圍內，可以達到加工要求。對于一批工件來說，由于每個工件彼此在尺寸、形狀和相互位置上均有差異，使得同一批工件在同一個夾具中進行定位時，工件的各個表面具有不同的位置精度。使用夾具裝夾工件按調整法進行加工時，即夾具（定位元件）相對于刀具的位置經調整后，加工一批工件時不再變動（對刀尺寸不變）。因此，對于這一批工件而言，如果不計加工過程中的其他誤差，則刀具成形表面（工件的被加工表面）在機床上的位置是不變的。因此，產生工序尺寸誤差的原因，就在于由于定位造成的同一批工件的每個工件的工序基準位置不一致。所以，定位誤差是由于工件定位造成的、被加工表面的工序基準在沿工序尺寸或位置要求方向上的最大可能變動范圍，用△w表示。計算定位誤差的目的就是判斷定位精度。看定位方案能否保證加工要求，是決定定位方案是否合理的重要依據。一般，定位誤差與加工精度應滿足式（1）的關系。這里，T 為工件的工序尺寸公差或位置公差。

△w≤（）T （1）

在定位誤差分析時，一般考慮兩個方面：基準位移誤差和基準部重合誤差。（1） 基準位移誤差。定位基面和定位元件本身的制造誤差會引起同一批工件的定位基準相對位置的變動，這一變動的最大范圍稱作基準位移誤差，用△s表示。基準位移誤差引起的定位誤差是△ws將在加工要求（尺寸、位置要求）方向上投影，即：△ws=△w）。這里，β 為△s與工序尺寸（或位置要求）方向的夾角。（2） 基準不重合誤差。當工件的工序基準與定位基準不重合時，工序基準與定位基準之間必然存在位置誤差。由此引起同一批工件的工序基準的最大變動范圍，稱為基準不重合誤差，△b用表示。工序基準與定位基準之間的聯系尺寸稱為基準尺寸。△b等于基準尺寸的公差。基準不重合誤差引起的定位誤差，是將△b在加工要求（尺寸、位置要求）方向上投影。

采用這種專門設計的偏心夾具，大幅提高了加工的速度，降低了工人的加工難度，且加工的精度也容易保證，給生產帶來了較好的利潤。

參考文獻：

[1]江濤. 基于自定位磨削偏心孔的夾具研究[J]. 科技與企業，2011.

[2]侯杰. 關于加工夾具定位誤差的計算分析[J]. 企業文化，2015.