数控车床盘类零件工装夹具设计

数控车床盘类零件工装夹具设计

在数控车床上加工盘类零件非常普遍，文章针对传统的夹具进行改进，提高零件的尺寸精度和位置精度，缩短了装夹找正的时间。文章以CAK6140数控车床为例，针对盘类零件进行工装夹具的设计分析，从零件图分析、工艺分析、夹具设计等几个方面进行论述。

标签：盘类零件；零件图分析；工艺分析；夹具设计

在车床上加工盘类零件是机加工中最普遍的内容之一。在长期的生产实践活动中，经常会遇到端面的批量加工问题，特别是盘类零件的批量加工，端面的加工耗时非常大。往往盘类零件在加工时，要求被加工的零件端面相对于轴线必须垂直，端面圆跳动必须达到要求，并且两侧的端面之间还要有非常严格的平行度要求；由于零件长度方向尺寸很短，装夹时容易偏斜，这些都给加工造成困难。

1 零件图分析

该零件结构比较简单，外圆、内孔、长度三个尺寸均有公差要求。另外位置公差要求：φ118外圆对轴线有圆跳动要求，右端端面相对于轴线有垂直度要求，兩端面之间有平行度要求。加工难点是零件的长度、内孔的公差值很小，在加工时需要特别仔细，严格保证公差要求和位置精度要求高，必须设计专用的夹具来保证。

2 工艺分析

工件毛坯为φ120×21，材料为45号钢，材料容易切削，加工相对容易。刀具选择：45°端面机夹刀，90°外圆机夹刀，φ13麻花钻，内孔机夹刀。

加工端面的切削用量为：主轴转速为1000r/min，进给量为0.1mm/r。需注意：外圆一定要粗精加工分开，而且粗精加工的装夹方式也不同，在精加工外圆时要以φ15的内孔作为定位基准，装在心轴上精加工外圆表面。零件的加工工艺卡片如表1所示。

3 夹具设计

3.1 传统端面加工夹具

传统的做法都是在主轴锥孔内安装一个圆锥心棒，起到轴向定位的作用，经查阅相关的文献资料得出，主轴锥孔为莫氏六号圆锥，圆锥角为2°59分12秒，公称直径（大端直径）为φ63.348，长度为182。主轴锥孔如图2所示。

先制作一个莫氏6号圆锥，用于轴向定位，大端直径为φ63.348，圆锥长度为71，小端直径为φ59.646。为了在装夹时方便对零件的夹持部位进行调节，另

外还制作了一个M12的螺钉，通过调节M12的旋入深度，以此来调节被加工零件的伸出长度。如图4所示。

经过验证，该方法简便，加工效率高。但该夹具只能在针对直径相对较小的轴类零件时，效果才较好，对于精度要求较高、直径又较大的盘类零件，效果并不理想。因为盘类零件的端面非常大，工件短，装夹时一旦装偏斜，就会造成端面圆跳动以及端面对轴线的垂直度超差，零件的长度也会超差，两端面的平行度也会随之超差。也曾想将调节螺杆的直径加大，或者将两个元件合并为一个零件，做出来的夹具始终不是特别理想。因为合并后，如果想保证定位面的精度，就必须将直径做大、总长度要达到200多，非常笨重，定位精度不够高。

3.2 夹具改良

新夹具是通过使用吊杆的办法来实现的。如图5所示。

用一根吊杆把整个主轴孔贯穿，吊杆两头各有一个端盖，用于定位床头箱的两端，然后两端分别用M10的六角螺母来固定。吊杆的直径为φ11，长度为1041，两头各加工出一个M10的螺纹，螺纹长26。左端的端盖是为了固定床头箱的左端，右端的端盖主要是为了加工零件时起到轴向的定位作用，同时也将卡盘的右端面面固定住，床头箱两端最终被固定的尺寸为1009mm，该尺寸为CAK6140数控车床床头箱左端至卡盘的右端面之间的距离。在制作该夹具时，两端的螺母固定后，必须能够固定住1009这个尺寸，该夹具的设计才算合格。右端制作一个φ87.5的大直径端盖，每次批量生产前，先把大端盖的右侧端面车一刀，以保证端面与主轴轴线的垂直度要求，这样装夹的工件紧贴着端盖右端面，以此定位，工件的端面圆跳动、垂直度、两端面之间的平行度和长度都能得到保证。

4 结束语

综上所述，只要我们从生产的实际出发，遵循数控车床夹具设计的一般规律，采用创造性的思维方式，对于位置精度要求较高的盘类零件加工，我们总能设计出合适的夹具，从而使车削加工的生产效率大大提高。创新是不分大小的，一次次小的创新积累起来就是大的创新。

参考文献

[1]许兆丰，张介福.车工工艺学[M].北京：中国劳动出版社，1990.

[2]李澄，吴天生，闻百桥.机械制图[M].北京：高等教育出版社，1997.