一种三爪夹盘车削轴类径向定距孔的专用夹具研发设计
2019-3-21 来源：辽宁丰田金杯技师学院 作者：李章峨
摘 要 ：工厂进行小批量或单个零件的生产加工时，通常会使用通用夹具进行毛坯料的固定，进而应用机床对其进行机械加工。但如果是生产大批量高精度的零件，专用夹具就成为各大生产厂家的首选了。专用夹具的设计不但要遵循所用机床的特点，而且还要保证毛坯料定位装夹的方便，加工的精度等方面。本文意在设计一款适用于车床上的专用夹具，其功能是车削棒类零件径向上两个孔距精度要求很高的孔。不但要求装夹方便，而且定位的准确是重要考虑之处。
关键词 ：专用夹具 ；加工精度 ；车床
当科技发展愈发迅猛，对于机械加工的要求不仅要向智能化发展，加工精度、加工效率也成为重要的发展方向。车床加工主要用车刀对旋转的工件进行车削加工。车床主要用于加工轴、盘、套和其他具有回转表面的工件，是机械制造和修配工厂中使用最广的一类机床加工。车床夹具是指在车床上用来加工工件内、外回转面及端面的夹具。车床夹具多数安装在主轴上 ；少数安装在床鞍或床身上。普通夹具是指机械制造过程中用来固定加工对象使之处于正确的位置以接受施工或检测的装置。从广义上说，在工艺过程中的任何工序，用来迅速、方便、安全地安装工件的装置，都可称为夹具。而专用夹具则是为零件的某一道工序加工而设计制造的器材。专用夹具在产品相对稳定、批量较大的生产中使用 ；在生产过程中它能有效地降低工作时的劳动强度、提高劳动生产率、并获得较高的加工精度。本文通过以下几个方面对车削轴类径向定距孔的专用夹具进行研发设计。
1、 轴类零件的分析
短轴、销轴等短销轴类零件是机械加工，特别是车削加工行业中的常见零件，本文选取了一款短轴类零件，如图 1 所示，其外轮廓形状由车削加工即可完成，尺寸难以保证的部分则为径向的两个中心距38mm±0.05mm 孔的加工。不但要保证两个孔中心线的平行度，而且还要保证中心距的尺寸精度，这两个孔需要用普通立式摇臂钻床加工。传统的孔加工方法大致为 ：车削毛坯成型—平台找正—画线—冲眼—钻床装夹—对刀—钻孔，该法适合单孔加工，生产效率低且钻孔前必须经过划线工序。由于短轴类零件均为在径向圆周面钻孔，各孔位置均需在分度头上逐一划定，因此划线工作相当复杂。因图中短轴类零件生产批量大，车床钻床两类机床互相转换造成加工效率低等，故急需设计一款车床专用夹具。
本文设计了一款车削轴类径向定距孔的专用夹具，该夹具的最大特点是夹紧范围大、安装调整方便、通用性好，实现了对轴类零件的定位夹紧，快速径向定位、车孔工作使生产效率显著提高。
2 、专用夹具设计
2.1 定位部分结构设计
本次设计是针对短轴类零件径向孔加工的车床用专用夹具，所以定位部分分为车床装夹定位部分以及短轴类零件装夹定位部分。
车床装夹定位部分 : 此部分是专用夹具与车床的链接定位部分，在本次设计中采用的是在专用夹具后端加入圆柱形装夹部分，适应了车床三爪卡盘的装夹特点。
短轴类零件装夹定位部分 : 此部分是本次车床用专用夹具设计的难点之处。由于短轴径向有两个大小不一，中心距要求严格的孔。这两个孔的加工不但要求在车床上加工完
成，而且两个孔的中心距要求比较精密。
首先是车削短轴的径向孔，要将孔的中心和车床的主轴中心保持一致，才能车削出相应的中心孔。因此，在装夹短轴时要将径向的孔的中心与专用夹具尾部车床装夹圆柱体部分的轴线保持一致。然后是短轴类的装夹部分，回转体零件的装夹采用了传统的“V”型块装夹定位方式，上方有挡板压紧。还有车削中心距要求严格的两个孔，这两个孔的中心都要求与车床的主轴对齐，这就意味着在车削第二个孔的时候需要将短轴进行轴向的定距位移。因此再设计夹具的时候，在一端安装一个定位板，以此防止短轴的轴向移动。
2.2 径向孔的定距位移结构设计
由于此零件的径向上有两个中心距要求极其严格的孔，故装夹定距便成为十分重要的考虑部分。考虑到两个孔的两次加工问题，多次加工需多次定位。特别是想要车削短轴的径向孔，一方面要考虑夹具与车床的定位，另一方面还要考虑短轴与夹具的定位，多次定位多次误差，误差累积最终造成加工尺寸偏差。所以本次设计意在将夹具固定在车床后不再移动，通过调节夹具上的部分零件达到短轴的轴向移动。
在本次设计中，将调节短轴的轴向移动装置设计成为螺旋进给装置（如图 2 所示），通过于夹具上定位板相反端的螺旋旋进装置推着短轴向前进行轴向移动，从而使得短轴的定位更为精确，更保证了径向孔的孔距精度。
2.3 夹具应用
（1）将加工完的工件 1 至工件 4 按图 1 进行装配，然后放在夹具的“V”型架上，利用下侧限位块限制工件径向位置，将活动“V”型架的紧固压板拧紧，装夹位置如图 3 所示，启动机床进行孔 φ25 的钻削、半精车、精车。
（2）松开左右两侧压紧螺母，松开上侧调整螺丝的位置将夹具“V”型架及工件一起向上移动足够的距离，组合量块尺寸 38mm，将组合好的量块放在限位块上，紧固上侧调整螺丝的位置，使工件与量块、限位块紧密贴合，锁紧左右两侧压板，使工件和 V 型架固定在夹具上，装夹位置如图 4所示。启动车床，进行 φ18 孔的钻孔及半精车、精车。
结语
车床专用夹具的设计大大方便了车床操作者零件装夹难的问题，而且提高了生产的效率和精度。本文中设计的轴类径向定距孔的专用夹具正是基于此基础上进行的专项研发设计，在进行短轴类径向孔的车削加工上有广泛的应用性。
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