雙偏心曲柄軸磨床夾具設(shè)計

侍中樓，寧琦琦

（1.江漢大學(xué)工程訓(xùn)練中心，湖北 武漢 430056；2.華東交通大學(xué)基礎(chǔ)實驗與工程實踐中心 ，江西 南昌 330000）

專用夾具在機械領(lǐng)域中有不可替代的作用，它可以保證質(zhì)量，提高生產(chǎn)率，減輕工人勞動強度以及工作安全。因此在設(shè)計時，應(yīng)注意夾具結(jié)構(gòu)的合理性與制造夾具時的精密性。

1 雙偏心曲柄軸零件的磨床夾設(shè)計

1.1 閱讀并分析零件圖（如圖1）

圖1 零件圖

由于工件圖表面質(zhì)量要求的是Ra0．8，所以車削完的工件應(yīng)進行磨削加工達到要求。

為方便磨削，我們需要設(shè)計一個磨床夾具。

在車削加工完零件后，采用兩頂尖法定位，粗磨、精磨兩端Φ30外圓，在磨床將滾齒機加工好的花鍵磨至相應(yīng)尺寸，再用設(shè)計出的磨床專用夾具，一頭以花鍵定位，另一頭以頂尖定位，精磨Φ39雙偏心圓至要求尺寸，已達到工件圖表面質(zhì)量要求。

1.2 機床的選擇

選擇機床時根據(jù)生產(chǎn)類型和滿足被加工零件的技術(shù)要求，且結(jié)合現(xiàn)有的生產(chǎn)條件來選擇。根據(jù)《機械簡明設(shè)計手冊》選擇如下：

磨削加工選擇日產(chǎn)G-30型萬能外圓磨床。

2 專用夾具的設(shè)計

2.1 夾具的設(shè)計要求

機床夾具是在機床上加工零件時所用的一種工藝設(shè)備，其主要功能是實現(xiàn)工件的定位與夾緊，使工件加工時相對于機床、刀具有正確的位置，以保證工件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)率的要求。

設(shè)計夾具時有一定的要求．

（1）保證工件的加工精度。

（2）提高勞動生產(chǎn)率。

（3）良好的加工使用性能。

（4）經(jīng)濟性。由于沒有磨削力經(jīng)驗公式，因此我們選擇計算車床專用夾具的夾緊力來代替。設(shè)計的車床夾具和磨床夾具一樣，只是精度不同，所以只要計算的夾具夾緊力超過所需夾緊力即可。

2.2 夾具的主要設(shè)計過程

（1）定位基準(zhǔn)的選擇。由零件圖知，我們所要保證的尺寸為雙偏心圓偏心量2．2±0．012，故應(yīng)以Φ30k6和中心孔作為定位基準(zhǔn)。

（2）定位方案。根據(jù)工序方案和對零件的分析，此夾具可以一邊用花鍵定位，設(shè)計出來的夾具可以將工件有花鍵的一頭塞進夾具內(nèi)，用一個鍵定位，可以限制除Z軸上移動自由度外的其余五個自由度，另一頭再用頂尖定位，就可以限制六個自由度，符合六點定位原理。

（3）切削力和夾緊力的計算。

①計算切削力。車削刀具使用90°外圓車刀，材料為硬質(zhì)合金，粗車時所受力是最大的，取每次切深ap=1.5m m ，摩擦系數(shù)f=0．5，查《機械簡明設(shè)計手冊》得車削外圓的經(jīng)驗公式：

查表得 CFc=2795， x=1， y=0．75， n=-00．15以 及 修正 系 數(shù) K= K1× K2，主偏角90o對應(yīng)K=0．89以及1，工件材料GCr15對應(yīng)的 σb=320Mpa，帶入得， 所 以 K=K1× K2=0．53。

將所有的參數(shù)帶入得切削力為：

②計算夾緊力。算夾緊力的時候，以切削力為依據(jù)與夾緊力建立靜平衡方程式，即可求得所需夾緊力的大小，但是由于工件自身和切削過程中的不穩(wěn)定性等原因，所求的夾緊力大小需要乘以一定的安全系數(shù)來修正一下，因此所需夾緊力的基本公式為。

式 中，K為 安 全 系 數(shù)， 安 全 系 數(shù)K=K1×K2×K3×K4。

基本安全系數(shù) K1=1.5；加工性質(zhì)系數(shù) K2=1.1；刀具鈍化系數(shù) K3=1.1；斷續(xù)切削系數(shù) K4=1.1。

為克服水平方向的夾緊力，實際 FJ= F夾(f1+f2)，式中的兩個f為夾緊面和定位面之間的摩擦系數(shù)，查表都取0．25。帶入式中得車削實際所需夾緊力為F夾=2607.6N 。

2.3 夾具的設(shè)計

分析零件知花鍵端面處有一個1．5×1的槽，據(jù)了解，那個槽是為了放軸擋，故設(shè)計的夾具和花鍵配合的時候，將夾具內(nèi)孔里的滑鍵和花鍵鍵槽配合在一起時，將軸擋夾緊，滑鍵的另一頭配有M6的螺釘擋著，這樣就夾緊了工件，查表得M6的螺釘所產(chǎn)生的夾緊力為2945N>F夾，因此本夾具可以安全使用。

磨床專用夾具如圖2。

圖2 磨床專用夾具

2.4 夾具使用說明

以工件左端的花鍵定位，將工件塞入夾具的偏心內(nèi)孔中，用工件上軸擋和夾具側(cè)面的螺釘進行夾緊，右邊用頂尖定位夾緊；加工完一個偏心后，取出工件，在定位的花鍵鍵槽處標(biāo)記，然后將工件翻轉(zhuǎn)180度，以同樣的方法加工第二個偏心。

2.5 磨削參數(shù)的選擇

磨削加工時，非偏心部分選用通用夾具固定，雙偏心圓部分用設(shè)計的磨床專用夾具，刀具選用白剛玉砂輪，最后的工序，選用0～150mm/0．02mm的游標(biāo)卡尺和量程為25～50mm的外徑千分尺。

（1）用兩頂尖法定位，粗磨、精磨倆Φ30外圓，在磨床將花鍵磨至尺寸。主要討論粗、精磨倆Φ30外圓。

①確定背吃刀量ap。 由于車削加工余量0．5mm，取 ap=0.5 m m 。

②萬能外圓磨床G-30的Vc即機床的工作臺移動速度，由于表面質(zhì)量較高，因此取。

③G-30主軸轉(zhuǎn)速是固定的，查表得n=1670r/min。

（2）磨Φ39偏心圓

3 結(jié)語

針對雙偏心曲柄軸工藝設(shè)計制造及其磨床夾具設(shè)計這項課題，首先了解夾具與專用夾具的應(yīng)用特點，并以設(shè)計Φ39k6偏心外圓部分的夾具為例，通過圖紙分析，制定加工基準(zhǔn)，確定定位方案，計算，最終通過實踐檢驗，可以保證工件的加工表面質(zhì)量和生產(chǎn)率的要求。因此本夾具可以安全使用。