沈陽工學(xué)院 （遼寧 110005） 李銀玉 吳 敬

1. 零件尺寸分析及工藝安排

某公司承接一批套筒零件，如圖1所示，材質(zhì)為42CrMo。該零件總長350mm，兩端長度40m m，外圓直徑φ118m m，中間部位是四方形，對(duì)邊尺寸104mm，內(nèi)孔直徑是90mm，且為通孔，在通孔里分別要加工4個(gè)R25m m的圓弧槽，兩槽夾角90°。該零件尺寸精度不高，φ118mm外圓表面粗糙度值Ra=0.8μm，其他部位表面粗糙度值是Ra=1.6μm。

該零件關(guān)鍵加工點(diǎn)是：φ118mm直徑外圓表面粗糙度值Ra=0.8μm，需要磨削加工；內(nèi)孔4個(gè)R25mm圓弧槽加工需要重點(diǎn)考慮。原加工工藝是零件所有尺寸均加工完成后，再用銑床加工R25mm圓弧槽。由于該零件數(shù)量多，銑床加工有限，影響加工效率。于是決定設(shè)計(jì)工裝夾具采用車床進(jìn)行加工，具體加工工藝為：下料→調(diào)質(zhì)處理→粗、精車外圓和內(nèi)孔→銑四方→粗磨、精磨φ118mm外圓表面→采用夾具車加工內(nèi)孔R(shí)25mm內(nèi)圓弧槽。

2. 專用夾具設(shè)計(jì)

（1）夾具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。依據(jù)零件結(jié)構(gòu)特征，專用夾具設(shè)計(jì)總體思路為：零件固定在車床床身上，利用車床主軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)刀桿轉(zhuǎn)動(dòng)，銑加工R25mm內(nèi)圓弧槽，每個(gè)槽之間夾角為90°，零件每加工1個(gè)槽后，旋轉(zhuǎn)90°，再加工下一個(gè)槽。內(nèi)圓弧槽尺寸R25mm，為此設(shè)計(jì)直徑為50mm的盤形銑刀。主軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)銑刀轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)銑削加工；車床大拖板移動(dòng)，帶動(dòng)零件移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)給；夾具采用上、下V形鐵，實(shí)現(xiàn)零件定位和夾緊；主軸自定心卡盤夾緊刀桿首端，尾座頂尖頂住刀桿尾端，保證刀桿的穩(wěn)定性。

圖1 筒體零件結(jié)構(gòu)示意圖

夾具大體由3部分組成，如圖2所示。①刀桿部分：由自定心卡盤夾緊首端，尾部安裝盤形銑刀，尾部端面由車床頂尖頂住。②定位夾緊部分：由兩組上、下V形鐵組成，下V形鐵作為零件定位，上V形鐵作為零件夾緊，上、下V形鐵用螺栓固定后，將零件鎖緊。兩組V形定位夾緊裝置固定在車床床鞍。③頂尖部分：利用車床本身頂尖裝置，采用莫氏4號(hào)錐度頂尖。

（2）夾具主要零件設(shè)計(jì)。①刀桿：設(shè)計(jì)成階梯軸，剛性好。刀桿首端直徑為40mm，安裝銑刀處刀桿直徑為22mm，銑刀安裝后采用定位套定位，用M16螺栓擰緊鎖住，銑刀與軸采用鍵聯(lián)接。②V形鐵：因加工內(nèi)圓弧槽時(shí)，零件外圓已加工完四方，故采用上、下V形鐵定位夾緊，V形鐵夾角與零件2個(gè)四方相鄰平面夾角設(shè)計(jì)相同角度90°，每加工1個(gè)R25mm圓弧槽，將上V形鐵抬起，零件旋轉(zhuǎn)90°，緊固后再加工另一個(gè)槽。車床上中滑板、刀架及小滑板等均拆下，保留床鞍。兩組下V形鐵固定在床鞍上，依靠床鞍沿軸向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)零件加工進(jìn)給。下V形鐵設(shè)計(jì)高度依據(jù)零件中心高度低于刀桿旋轉(zhuǎn)中心高度來確定，兩中心距離為100÷2－25=25（mm）。為保證兩組下V形鐵尺寸一致，其在整體加工之后，鋸開兩件。V形鐵兩端面加工要求光滑平整，且平行。③零件夾緊：零件放在下V形鐵上，由90°兩平面定位，上V形鐵壓住零件另2個(gè)90°平面。上、下V形鐵由兩側(cè)的螺栓和螺母緊固夾緊。④頂尖：為保證零件能順利沿軸向移動(dòng)，加長頂尖桿長度，使頂尖能進(jìn)入零件內(nèi)孔中，保證銑刀能通過零件內(nèi)孔。

（3）銑刀設(shè)計(jì)。銑刀設(shè)計(jì)成三面銑刀，齒數(shù)為16齒，刀盤直徑設(shè)計(jì)成50mm，寬8mm，內(nèi)孔與刀桿配合孔直徑22mm。圓周刃刀具角度為前角15°±2°，后角12°±2°，刃帶寬1.2mm，容屑槽夾角6°。端刃刀具角度為前角0°，后角6°±2°，刃帶寬1.2mm，容屑槽夾角60°。

圖2 車床加工及夾具使用示意圖

3. 夾具使用

（1）將刀桿首端裝卡在車床自定心卡盤上，尾端頂上頂尖，用千分表找正。

（2）將兩下V形鐵設(shè)置在車床大拖板燕尾面的兩端，以下V形鐵端面為基準(zhǔn)找正，保證V形鐵端面與車床主軸軸心線垂直，確定兩下V形鐵相對(duì)位置，保證兩下V形鐵中心線一致，且與車床主軸中心線平行共面垂直于水平面。鎖緊下V形鐵于床鞍上。

（3）移開尾端頂尖，將零件穿過刀桿，落在2個(gè)下V形鐵上，壓上上V形鐵，用螺栓固定。

（4）將銑刀安裝在刀桿φ22mm直徑處，安裝定位套，用螺母鎖緊。

（5）加工時(shí)，將頂尖頂住刀桿尾端，車床主軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)銑刀轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行銑削，床鞍軸向移動(dòng)帶動(dòng)零件移動(dòng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)給，零件從左至右移動(dòng)，完成1個(gè)圓弧槽加工。將上V形鐵抬起，零件旋轉(zhuǎn)90°。銑刀開始加工另一個(gè)圓弧槽。

4. 結(jié)語

該工藝方案的實(shí)施，不僅滿足了加工批量的要求，也保證了產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)擴(kuò)大了車床的使用范圍，使零件加工內(nèi)圓弧槽全部在銑床加工變?yōu)檐嚧布庸?，解決了生產(chǎn)難題，提高了生產(chǎn)效率。