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內(nèi) 偏 心 孔 車 削 夾 具 的 設(shè) 計 與 制 造 3 張 素 芬 (廣 東 省 技 師 學(xué) 院 ,廣 東 惠 州 516100) 摘 要 :在 車 床 上 使 用 專 用 夾 具 ,可 擴(kuò) 大 車 床 的 加 工 范 圍 ,確 保 零 件 的 加 工 質(zhì) 量 ,提 高 生 產(chǎn) 效 率 。 筆 者 介 紹 了 一 種 裝 夾 內(nèi) 偏 心 孔 零 件 的 車 削 專 用 夾 具 ,從 零 件 的 加 工 要 求 出 發(fā) ,具 體 描 述 了 車 削 專 用 夾 具 的 設(shè) 計 、 制 造 及 使 用 方 法 。 關(guān) 鍵 詞 :偏 心 孔 ;車 削 ;設(shè) 計 ;制 造 ;使 用 方 法 中 圖 分 類 號 : TG751. 1 文 獻(xiàn) 標(biāo) 識 碼 : A 文 章 編 號 : 1007 - 4414 (2007) 05 - 0054 - 02 D esign and manufacture of inner eccen tr ic hole turn ing f ixture Zhang Su - fen (Guangdong technician college, Huizhou Guangdong 516100, China) Abstract: U sing special fixture on lathes can extend the lathe s range of work, ensure the part s crudy and raise p roductivity. A special turning fixture that clamp s the part with inner eccentric hole is p resented. Proceeding from the part s p rocessing re2 quirement, the design, manufacture and method of app lication of special turning fixture is concretely described. Key words: eccentric hole; turning fixture; design; manufacture; method of app lication 1 引 言 車 床 作 為 一 種 古 老 的 機(jī) 床 ,在 現(xiàn) 代 制 造 業(yè) 中 占 有 十 分 重 要 的 地 位 。 當(dāng) 前 ,車 床 廣 泛 地 應(yīng) 用 于 各 種 軸 類 、 盤 類 、 套 類 和 具 有 回 轉(zhuǎn) 表 面 零 件 的 加 工 ,同 時 還 可 以 進(jìn) 行 鉆 孔 、 擴(kuò) 孔 、 鉸 孔 、 鏜 孔 、 滾 花 、 攻 絲 和 車 外 螺 紋 等 加 工 。 特 別 是 在 使 用 專 用 夾 具 的 情 況 下 ,不 僅 可 以 擴(kuò) 大 車 床 的 加 工 范 圍 ,還 可 以 提 高 零 件 的 加 工 精 度 和 加 工 效 率 1 。 圖 1 零 件 如 圖 1所 示 ,零 件 要 求 批 量 生 產(chǎn) 。 從 該 圖 可 知 ,該 零 件 要 求 在 <20mm 的 軸 上 加 工 <14. 6 + 0. 07 mm、 <16 + 0. 11 mm 和 <17 + 0. 11mm三 個 徑 向 孔 ,而 孔 <14. 6 + 0. 07 mm與 孔 <16 + 0. 11 mm 和 <17 + 0. 11 mm 又 要 求 具 有 0. 7 0. 02mm 的 偏 心 距 ,且 孔 <14. 6 + 0. 07mm和 <16 + 0. 11mm的 表 面 粗 糙 度 均 為 Ra 3. 2 m;同 時 孔 <16 + 0. 11mm和 孔 <17 + 0. 11 mm又 分 布 在 內(nèi) 孔 <14. 6 + 0. 07 mm兩 端 ,從 而 形 成 了 兩 端 大 中 間 小 的 階 梯 孔 ,且 孔 <16 + 0. 11 mm和 孔 <17 + 0. 11mm還 有 同 軸 度 的 要 求 。 從 以 上 分 析 可 見 該 零 件 的 加 工 難 度 較 大 。 如 果 采 用 精 密 的 坐 標(biāo) 鏜 床 或 加 工 中 心 等 高 精 度 機(jī) 床 ,則 加 工 該 零 件 并 非 十 分 困 難 。 但 現(xiàn) 有 生 產(chǎn) 條 件 只 有 普 通 車 床 ,增 加 了 加 工 難 度 。 若 在 普 通 車 床 上 直 接 采 用 三 爪 卡 盤 夾 持 零 件 進(jìn) 行 加 工 ,無 法 達(dá) 到 規(guī) 定 的 加 工 要 求 ;若 采 用 四 爪 卡 盤 夾 持 零 件 進(jìn) 行 加 工 ,雖 然 能 夠 達(dá) 到 規(guī) 定 的 技 術(shù) 要 求 ,但 必 須 通 過 找 正 等 繁 雜 的 工 序 ,這 降 低 了 加 工 效 率 ,也 很 難 保 證 零 件 的 加 工 精 度 。 所 以 ,在 批 量 生 產(chǎn) 時 ,為 保 證 零 件 的 加 工 質(zhì) 量 、 提 高 零 件 的 生 產(chǎn) 效 率 、 降 低 生 產(chǎn) 成 本 ,必 須 設(shè) 計 和 制 造 車 床 專 用 夾 具 。 2 車 削 夾 具 的 設(shè) 計 2 2. 1 定 位 方 案 的 確 定 根 據(jù) 該 零 件 的 結(jié) 構(gòu) 特 點(diǎn) 和 加 工 要 求 可 知 :若 該 零 件 要 達(dá) 到 規(guī) 定 的 技 術(shù) 要 求 ,則 在 加 工 時 必 須 限 制 零 件 的 5個 自 由 度 (即 繞 零 件 圓 柱 體 軸 心 線 轉(zhuǎn) 動 的 自 由 度 不 必 限 制 )。 因 此 ,采 用 “ 一 面 一 銷 ” 的 不 完 全 定 位 方 式 ,即 以 零 件 的 端 面 和 <8. 5 + 0. 015mm的 孔 作 為 定 位 基 準(zhǔn) 面 ,以 車 削 夾 具 上 相 應(yīng) 的 定 位 平 面 和 定 位 銷 作 為 定 位 元 件 ,限 制 零 件 X、 Y、 Z軸 的 移 動 和 X、 Y 軸 的 轉(zhuǎn) 動 共 計 5個 自 由 度 ,確 保 零 件 的 正 常 加 工 。 同 時 ,該 零 件 的 端 面 和 孔 <8. 5 + 0. 015 mm的 軸 心 線 均 為 設(shè) 計 基 準(zhǔn) ,滿 足 了 定 位 基 準(zhǔn) 與 設(shè) 計 基 準(zhǔn) 重 合 的 原 則 ,消 除 了 基 準(zhǔn) 不 重 合 誤 差 ( B ) ,即 B = 0,而 定 位 誤 差 ( D )的 產(chǎn) 生 只 是 由 基 準(zhǔn) 位 移 誤 差 ( Y )引 起 。 因 此 ,該 車 削 夾 具 的 定 位 誤 差 在 水 平 方 向 和 鉛 垂 方 向 均 存 在 。 即 ,水 平 方 向 : D = B + Y + 調(diào) = Y + 調(diào) = ( ES + ei) /2 + 調(diào) = ( 孔 + 銷 ) /2 + 調(diào) 。 式 中 : ES為 <8. 5mm孔 的 上 偏 差 ; ei為 <8. 5mm定 位 銷 的 下 偏 差 ; 孔 為 <8. 5mm孔 的 公 差 ; 銷 為 <8. 5mm定 位 銷 的 公 差 ; 調(diào) 為 方 套 調(diào) 整 時 的 誤 差 。 鉛 垂 方 向 的 定 位 誤 差 主 要 由 方 孔 底 面 到 車 床 回 轉(zhuǎn) 中 心 線 距 離 調(diào) 整 的 誤 差 決 定 。 因 此 ,在 提 高 定 位 基 準(zhǔn) 面 和 定 位 元 件 制 造 精 度 及 減 小 調(diào) 整 誤 差 的 情 況 下 ,可 有 效 地 控 制 零 件 定 位 誤 差 的 大 小 ,最 終 保 證 零 件 的 加 工 質(zhì) 量 。 45 Vol 20 No 5 2007210 機(jī) 械 研 究 與 應(yīng) 用 MECHAN ICAL RESEARCH 同 時 ,因 為 該 車 削 夾 具 將 安 裝 在 車 床 主 軸 上 隨 加 工 零 件 一 起 旋 轉(zhuǎn) ,所 以 手 動 夾 緊 機(jī) 構(gòu) 應(yīng) 盡 量 簡 單 、 安 全 、 可 靠 ,使 整 個 車 削 夾 具 的 質(zhì) 量 較 小 ,以 減 小 車 削 夾 具 在 旋 轉(zhuǎn) 時 所 產(chǎn) 生 的 離 心 力 對 加 工 零 件 精 度 的 影 響 ,注 意 防 止 車 削 夾 具 上 的 零 件 在 加 工 過 程 中 脫 落 和 飛 出 。 因 此 ,應(yīng) 采 用 螺 旋 壓 板 夾 緊 機(jī) 構(gòu) 。 2. 3 夾 具 總 體 方 案 的 確 定 為 保 證 車 削 夾 具 定 位 準(zhǔn) 確 ,裝 夾 、 拆 卸 零 件 方 便 ,清 理 切 屑 容 易 ,車 削 夾 具 的 總 體 方 案 選 擇 開 放 式 結(jié) 構(gòu) ,如 圖 2所 示 。 圖 2 夾 具 裝 配 圖 1. 墊 板 2. 定 位 板 3. 導(dǎo) 柱 4. 彈 簧 5. 定 位 銷 6. 方 套 7. 壓 板 8. 螺 釘 9. 螺 桿 10. 螺 柱 11. 弓 形 體 12. 螺 釘 銷 13. 錐 柄 14. 螺 釘 從 圖 2可 知 ,錐 柄 13與 弓 形 體 11聯(lián) 成 一 個 整 體 ,成 為 夾 具 體 ,用 于 支 承 定 位 元 件 、 夾 緊 裝 置 和 相 關(guān) 零 部 件 ,同 時 便 于 將 車 削 夾 具 安 裝 在 車 床 主 軸 上 。 為 了 加 工 偏 心 孔 <14. 6 + 0. 07 mm,可 通 過 上 下 移 動 方 套 6和 調(diào) 整 定 位 板 2來 實(shí) 現(xiàn) 。 其 基 本 工 作 原 理 是 :方 套 6在 兩 個 螺 柱 10的 作 用 及 兩 個 導(dǎo) 柱 3和 螺 桿 9 (螺 桿 9和 弓 形 體 11為 間 隙 配 合 )的 引 導(dǎo) 下 , 能 夠 方 便 地 向 下 移 動 ;當(dāng) 兩 個 螺 柱 10松 開 后 ,在 彈 簧 4的 作 用 下 ,方 套 6可 以 向 上 移 動 ,從 而 實(shí) 現(xiàn) 定 位 板 2的 更 換 。 定 位 板 2制 成 兩 件 ,一 件 厚 一 件 薄 ,兩 者 厚 度 相 差 0. 7mm,通 過 薄 板 定 位 加 工 <16 + 0. 11mm和 <17 + 0. 11mm的 孔 ,再 通 過 厚 板 定 位 加 工 <14. 6 + 0. 07mm的 偏 心 孔 3 。 3 車 削 夾 具 的 制 造 3. 1 夾 具 體 夾 具 體 由 四 個 螺 釘 銷 12將 錐 柄 13和 弓 形 體 11聯(lián) 接 而 成 。 在 制 造 錐 柄 13時 ,選 用 45號 鋼 并 經(jīng) 熱 處 理 使 其 最 終 的 硬 度 達(dá) 到 28 32HRC,通 過 車 、 鉗 等 半 精 加 工 后 ,由 外 圓 磨 床 精 加 工 外 圓 柱 面 和 錐 面 。 弓 形 體 11也 選 用 45號 鋼 ,經(jīng) 銑 、 鉗 、 磨 加 工 而 成 ,并 要 求 相 互 成 直 角 的 平 面 對 角 尺 。 最 后 ,將 錐 柄 13和 弓 形 體 11進(jìn) 行 配 鉆 、 鉸 孔 ,裝 配 成 一 體 。 3. 2 方 套 方 套 6是 車 削 夾 具 的 關(guān) 鍵 零 件 ,它 的 制 造 與 安 裝 精 度 決 定 了 零 件 的 安 裝 定 位 精 度 。 所 以 ,在 加 工 時 先 用 銑 床 進(jìn) 行 粗 加 工 和 半 精 加 工 ,保 證 方 套 方 孔 和 外 輪 廓 左 右 的 對 稱 度 ;用 磨 床 對 其 外 輪 廓 和 方 孔 進(jìn) 行 精 加 工 ,使 其 達(dá) 到 規(guī) 定 的 技 術(shù) 要 求 ; 隨 后 由 鉗 工 將 <8. 5 + 0. 015 mm定 位 銷 孔 精 制 而 成 ,并 將 定 位 銷 5裝 入 方 套 6中 (其 配 合 為 過 渡 配 合 ) ;將 方 套 6裝 入 車 削 夾 具 中 ,并 用 兩 個 螺 柱 10鎖 緊 ,連 同 弓 形 體 11和 方 套 6的 右 側(cè) 面 為 基 準(zhǔn) ,分 別 測 量 弓 形 體 11上 <30 + 0. 021 mm孔 軸 心 線 和 方 套 6上 定 位 銷 軸 心 線 到 右 側(cè) 面 基 準(zhǔn) 的 距 離 ,通 過 修 磨 和 調(diào) 整 方 套 6使 它 們 等 距 (誤 差 小 于 0. 01mm ) ,再 由 鉗 工 配 做 弓 形 體 11 和 方 套 6 上 的 兩 個 導(dǎo) 柱 孔 ,同 時 配 做 弓 形 體 11 上 <12H7的 孔 和 方 套 6上 的 M10內(nèi) 螺 紋 。 3. 3 裝 配 在 各 零 件 加 工 合 格 的 基 礎(chǔ) 上 ,將 方 套 6裝 入 車 削 夾 具 體 中 ,再 裝 入 彈 簧 4、 導(dǎo) 柱 3和 定 位 板 2以 及 墊 板 1,并 用 三 個 螺 釘 緊 固 墊 板 1,最 后 裝 入 螺 桿 9,即 完 成 車 削 夾 具 的 裝 配 。 通 過 修 磨 和 調(diào) 整 定 位 板 2的 厚 度 ,來 保 證 方 孔 底 面 與 車 床 回 轉(zhuǎn) 中 心 線 的 距 離 16 0. 01mm,從 而 確 定 定 位 薄 板 的 厚 度 (5) , 再 加 工 一 塊 (5 + 0. 7)厚 板 。 4 車 削 夾 具 的 使 用 方 法 將 錐 柄 13擦 凈 裝 入 車 床 主 軸 錐 孔 中 ,固 定 牢 。 把 定 位 薄 板 2裝 入 車 削 夾 具 中 ,用 螺 柱 10將 方 套 6壓 緊 。 然 后 將 加 工 的 零 件 放 在 方 套 6中 ,用 定 位 銷 釘 5和 方 孔 底 面 定 位 ,擰 緊 螺 桿 9壓 緊 零 件 。 此 時 ,可 以 加 工 零 件 “16 + 0. 11 mm的 孔 ,再 用 里 孔 刀 加 工 “17 + 0. 11 mm的 孔 。 加 工 完 畢 后 ,松 開 兩 個 螺 柱 10,將 定 位 薄 板 取 下 換 上 定 位 厚 板 ,再 將 方 套 6壓 緊 ,即 可 加 工 “14. 6 + 0. 07mm的 偏 心 孔 。 在 更 換 定 位 板 時 ,應(yīng) 注 意 清 理 干 凈 切 屑 和 污 物 ,以 免 影 響 定 位 精 度 。 總 之 ,在 使 用 該 車 削 夾 具 后 ,不 僅 保 證 了 零 件 的 加 工 質(zhì) 量 ,而 且 極 大 地 提 高 了 生 產(chǎn) 效 率 。 參 考 文 獻(xiàn) : 1 王 季 琨 ,沈 中 偉 ,劉 錫 珍 . 機(jī) 械 制 造 工 藝 學(xué) M . 天 津 :天 津 大 學(xué) 出 版 社 , 1998. 2 宋 殷 . 機(jī) 床 夾 具 設(shè) 計 M . 武 漢 :華 中 理 工 大 學(xué) 出 版 社 , 1990. 3 金 向 楷 . 機(jī) 械 加 工 工 藝 基 礎(chǔ) M . 北 京 :清 華 大 學(xué) 出 版 社 , 1990. 55 第 20卷 第 5期 2007年 10月 機(jī) 械 研 究 與 應(yīng) 用 MECHAN ICAL RESEARCH & APPL ICATION Vol 20 No 5 2007210