姚勝南，劉小娟

(中山職業(yè)技術(shù)學(xué)院a.電子信息工程學(xué)院;b.機(jī)電工程系，廣東 中山 528400)

0 引言

機(jī)械傳動(dòng)中，由回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橥鶑?fù)運(yùn)動(dòng)，往往是由偏心軸和曲軸來(lái)完成的，機(jī)械的縮緊也往往由偏心輪來(lái)完成，可見(jiàn)偏心零件在機(jī)械制造中運(yùn)用的非常廣泛。這類零件在機(jī)械加工中比較常見(jiàn)，屬于軸類零件中比較難加工的，主要的問(wèn)題是比較難于制定較好的夾緊定位方案。傳統(tǒng)的加工方法是三爪車削法、四爪車削法和花盤車削法等。這些加工方法的工件裝夾麻煩，不易找正，容易產(chǎn)生誤差，很難保證零件偏心距的精度及同軸度，同時(shí)還要求操作者有較強(qiáng)的操作技能，不適合批量生產(chǎn)的特點(diǎn)。對(duì)于批量加工偏心零件，一般均會(huì)采用專用夾具來(lái)進(jìn)行加工，通過(guò)實(shí)際考察及文獻(xiàn)資料檢索可以看到，大多數(shù)的偏心零件的定位會(huì)采用零件本身的圓柱面、圓孔面等表面與夾具的內(nèi)孔或圓柱面配合，再用緊固螺釘使工件固定在夾具的配合表面上來(lái)完成，但二者的配合間隙會(huì)帶來(lái)二者的中心線的不一致，也造成了偏心距的精度的變化，另外，裝夾固定螺釘也加大了裝夾輔助事件。本文為滿足某食品機(jī)械廠一種偏心零件的加工需求，開(kāi)發(fā)制作了一種彈性定位夾具進(jìn)行裝夾，大大縮短了裝夾輔助時(shí)間，保證了加工精度，提高了生產(chǎn)效率。

1 偏心零件的結(jié)構(gòu)與工藝分析

偏心零件結(jié)構(gòu)要求如圖1 所示。該零件材料是鑄鐵件，內(nèi)孔基準(zhǔn)φ22 及偏心部分φ47 加工要求較高，有尺寸精度及形位精度的要求。其中，偏心部分φ47的孔對(duì)于φ22 的孔的平行度誤差為0.07mm，孔心距偏差為士0.05mm。同時(shí)偏心部分的左右兩端孔φ47、φ40 兩個(gè)孔的孔徑偏差也要求很嚴(yán)，都是-0.018～+0.017;兩孔的同軸度誤差為φ0.05mm，φ40 內(nèi)孔表面的表面粗糙度還要求為Ra3.2。通過(guò)分析可知此零件加工難度較大，要保證其加工精度，那么首先要很好的解決零件的裝夾及測(cè)量問(wèn)題。

目前，針對(duì)此類零件常規(guī)的加工方法如圖2 所示。其加工思路為:先用三爪卡盤裝夾加工出φ160、φ42外圓φ22 內(nèi)孔及右端面，再用四爪卡盤裝夾，通過(guò)劃線校正后再加工其他部位?？梢?jiàn)，此裝夾的校正非常困難，校正稍有一點(diǎn)誤差，直接影響工件孔心距的精度。

圖1 偏心零件圖

圖2 傳統(tǒng)裝夾圖

偏心零件的加工還有就是利用夾具將工件偏心部分的中心轉(zhuǎn)換到車床主軸中心，從而達(dá)到車削偏心零件的目的。由于偏心距尺寸要求較高，夾具的設(shè)計(jì)、加工必須合理，圖3 為車偏心套筒的專用夾具。夾具的裝夾方法如圖所示，左端裝在三爪自定心或四爪卡盤上，打表找正夾具內(nèi)孔，保證加工精度，然后將外圓車好的偏心零件裝夾在夾具左端，并用3 個(gè)緊固螺釘固定。但是，這類偏心夾具由于存在工件與夾具之間存在間隙，在緊固螺釘固定時(shí)必然帶來(lái)二次偏心程度的不一致以及偏心套筒安裝方向的誤差而帶來(lái)的加工誤差。

圖3 偏心車削夾具加工圖

2 彈性定位夾具的設(shè)計(jì)

彈性定位夾具的實(shí)物如圖4 所示。此夾具的主要組成有定位盤、支撐盤、彈性薄壁定位套、錐體、壓塊等。

定位盤的結(jié)構(gòu)如圖5 所示。定位盤上φ47 孔安裝彈性薄壁定位套，與定位軸起控制工件偏心距的作用。定位軸φ22 的精度及偏心距45 的精度非常重要，直接影響加工時(shí)工件的精度，制作時(shí)可用“加工中心”來(lái)完成，以確保其尺寸及形位公差。

圖4 彈性定位夾具實(shí)物圖

圖5 定位盤零件圖

支撐盤如圖6 所示。支撐盤φ206 孔與定位盤φ206 外圓配合，支撐盤左端三個(gè)螺紋孔與定位盤端面三個(gè)通孔對(duì)齊，以便螺桿穿入安裝在普通車床C6140卡盤的法蘭盤上。定位盤與支撐盤配合后起到定位與支撐工件的作用。

圖6 支承盤零件圖

彈性薄壁定位套及錐體零件圖如圖7、圖8 所示。它是一個(gè)開(kāi)口薄壁套，材料是40Cr，經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理硬度達(dá)到HRC45～48，在夾具中起到彈性定位作用。其零件圖如圖6 所示，M8 螺紋與錐體上M8 內(nèi)六角螺釘配合。當(dāng)錐體內(nèi)螺釘擰緊時(shí)，φ47 彈性薄壁擴(kuò)張與工件φ47 內(nèi)孔完全接觸，起到很好定位作用。當(dāng)錐體內(nèi)螺釘擰出時(shí)，頂著限位套使錐體離開(kāi)與彈性薄壁的配合，彈性薄壁彈回原來(lái)尺寸，加工完成后便于拆下工件。

圖7 彈性定位薄壁零件圖

圖8 錐體零件圖

壓塊零件圖如圖9 所示。兩壓塊起調(diào)節(jié)夾緊力的作用，采用兩枚M12 螺桿安裝在支撐盤右端面的兩螺孔內(nèi)，擰緊螺母壓塊壓緊工件。使得工件φ160 端面與支撐盤右端面平齊，確保加工完成后工件端面的形位精度。

圖9 壓塊零件圖

3 零件的加工工藝

結(jié)合零件圖紙分析及夾具設(shè)計(jì)，制定偏心零件的加工過(guò)程如下。

(1)先用自做焊接加長(zhǎng)反爪的三卡盤，夾毛胚外圓φ150 處，車出φ160 外圓及右端面。鉆φ22 內(nèi)孔，留余量0.5～1mm，精車至尺寸。

(3)采用七毫米臺(tái)階反爪靠平夾緊φ160 外圓把φ150 外圓車至尺寸及φ160 左端面至尺寸。

(4)拆下三爪卡盤，裝上彈性定位夾具，將工件已加工好的φ22 內(nèi)孔套入定位軸內(nèi)，工件φ160 的右端面與支撐盤右端面靠齊，找正工件毛胚φ60 外圓中心在主軸的旋轉(zhuǎn)中心后，兩壓塊壓緊工件φ150 左端面，加工出φ60 外圓、端面、φ36 孔、φ47 孔至尺寸。

(5)松開(kāi)壓塊，拆下工件，進(jìn)行反面加工，將已加工好φ22 內(nèi)孔套入定位軸及加工好φ47 孔套入彈性定位薄壁，工件φ160 左端面靠齊支撐盤端面后，擰緊錐體螺釘，使彈性薄壁擴(kuò)張與工件φ47 孔緊接觸后，兩壓塊壓在φ160 右端面，鎖緊螺母使壓塊壓緊工件，加工φ40 內(nèi)孔至尺寸，松開(kāi)壓塊螺母及錐體螺釘使彈性薄壁彈回原來(lái)尺寸，取下工件，工件加工完成。經(jīng)測(cè)量各部位尺寸及光潔度達(dá)到圖紙要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

該零件是某食品機(jī)械廠的來(lái)料加工，采用常規(guī)裝夾加工時(shí)，平均一天只加工20 件左右，而且還不能全部保證形位公差達(dá)到圖紙要求。采用彈性定位夾具加工時(shí)平均一天可加工50 件，并且形位公差100%達(dá)到圖紙要求。實(shí)踐證明:該夾具使用方便、效率高、安全可靠，同時(shí)也降低了對(duì)操作人員技能等級(jí)的要求，具有良好的加工工藝性和經(jīng)濟(jì)性。

［1］馬洪新.裝配線上變速器箱體定位夾緊機(jī)構(gòu)的改進(jìn)與實(shí)踐［J］.制造技術(shù)與機(jī)床，2009(5):145 -147.

［2］薛源順. 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)［M］. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2001.

［3］徐鴻本.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.沈陽(yáng):遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2004.

［4］周祿飛，鐘康民.基于手動(dòng)沖擊與自鎖原理的面接觸式夾具［J］.制造技術(shù)與機(jī)床，2009(7):92 -93.

［5］吝濤鋒，劉璇. 偏心零件的加工方法［J］. 機(jī)械工程師，2009(7):148.

［6］劉瑞操，曾秋華，朱軍.一種萬(wàn)能車偏心夾具［J］，機(jī)械制造，1992(5):32.

［7］吳竹溪，李堯忠. 一種加工偏心零件的簡(jiǎn)易自定心夾具［J］.機(jī)械，2001(5):66.

［8］王植槐. 一種偏心零件車削夾具設(shè)計(jì)［J］. 現(xiàn)代機(jī)械，2012(5):59 -62.

［9］宋淵.薄圓盤形零件車削加工工藝優(yōu)化和夾具設(shè)計(jì)［J］.組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2012 (5):82 -85.

［10］邱吟華.小內(nèi)齒輪偏心套夾具設(shè)計(jì)［J］.組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2006(9):85 -89.