許玲瓏，王家珂，李洪強

(揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 揚州 225127)

0 引言

薄壁圓柱型零件是機械制造中使用最為廣泛的一種零件,由于其具有重量輕、節(jié)約材料、結(jié)構(gòu)緊湊等特點，被廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)過程中，但是由于自身內(nèi)外直徑差小,強度較低且剛性較差，在切削加工的過程中,如果卡盤上的夾緊力過大時,會使得薄壁圓柱零件產(chǎn)生變形,造成零件的圓度誤差,從而使得其形狀精度受到影響；如果卡盤夾緊力過小,在切削力的作用下,其加工過程中容易產(chǎn)生振動,從而影響零件的形狀精度和尺寸精度,尤其是在加工薄壁圓柱零件的內(nèi)孔時,很難滿足其圖紙要求。在薄壁類零件內(nèi)孔加工的過程中,傳統(tǒng)方法是采用扇形軟爪,通過增加裝夾接觸面積來夾緊零件；通過增加工藝肋來提高強度,以減小加工過程中的變形。使用傳統(tǒng)方法加工時,有時會出現(xiàn)夾緊力不足或過大,影響加工質(zhì)量,提高了成本。因此本文設(shè)計出了一套經(jīng)濟適用且不影響加工質(zhì)量的專用夾具,大大提高了生產(chǎn)效率。

1 新型夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計

新型夾具的設(shè)計目的是通過對現(xiàn)有夾具進行設(shè)計改進優(yōu)化從而使得加工效率大大提升。該新型夾具由金屬外圓錐體、金屬內(nèi)圓錐體、彈簧和內(nèi)六角螺栓等組成。金屬外圓錐體的外面有臺階和外圓錐，可方便圓柱薄壁工件的裝夾和定位，金屬外圓錐體內(nèi)部有臺階孔，大孔內(nèi)可裝彈簧，小孔加工有螺紋可與內(nèi)六角螺栓配合；金屬內(nèi)圓錐體的外部為圓柱體，內(nèi)部有臺階孔和內(nèi)圓錐，金屬內(nèi)圓錐體的外部加工有孔和縱向長槽，內(nèi)六角螺栓通過金屬內(nèi)圓錐體的臺階孔端面帶動金屬內(nèi)圓錐體與裝有彈簧的金屬外圓錐體的外圓錐配合，并通過螺紋小孔連接而形成一種新型夾具。

其中：①金屬內(nèi)圓錐體的外部加工有孔，孔至少6個，均勻布置在圓柱體一端，接近且不能連接端面;②金屬內(nèi)圓錐體的外部加工有縱向長槽，縱向長槽至少6個，均勻布置在圓柱體上，縱向長槽一頭出端面、一頭連接到孔;③金屬內(nèi)圓錐體的內(nèi)圓錐角與金屬外圓錐體的外圓錐角相等。

本文設(shè)計的新型夾具結(jié)構(gòu)合理簡單，生產(chǎn)制造容易，成本低，通用性好，使用方便。使用新型夾具來加工圓柱薄壁工件，可大幅提高加工質(zhì)量和工作效率。

圖1為新型夾具的裝配圖，圖2為金屬內(nèi)圓錐體的左視圖，圖3為金屬內(nèi)圓錐體的主視圖。

1-金屬外圓錐體臺階右端面；2-圓柱薄壁工件；3-金屬內(nèi)圓錐體；4-金屬內(nèi)圓錐體上均勻布置的縱向長槽；5-彈簧；6-內(nèi)六角螺栓；7-金屬內(nèi)圓錐體的外部圓柱體上均勻布置的孔；8-金屬內(nèi)圓錐體上大孔；9-金屬內(nèi)圓錐體上臺階孔右端面；10-金屬內(nèi)圓錐體上臺階孔左端面；11-金屬外圓錐體內(nèi)部臺階上的大孔；12-金屬外圓錐體上圓錐面；13-金屬外圓錐體上螺紋內(nèi)孔；14-金屬外圓錐體；15-金屬外圓錐體臺階左端面

4-金屬內(nèi)圓錐體上均勻布置的縱向長槽；16-金屬內(nèi)圓錐體上圓錐面；17-金屬內(nèi)圓錐體上小孔 3-金屬內(nèi)圓錐體；4-金屬內(nèi)圓錐體上均勻布置的縱向長槽；7-金屬內(nèi)圓錐體的外部圓柱體上均勻布置的孔

2 機床選擇與具體實施方式

該夾具設(shè)計中的主體部分由車床進行加工，再利用鉆床、銑床、線切割機床和分度頭來輔助完成。

首先，使用車床在金屬圓柱上加工出金屬外圓錐體14，其中包括金屬外圓錐體臺階右端面1、金屬外圓錐體臺階左端面15、金屬外圓錐體上圓錐面12、金屬外圓錐體上螺紋內(nèi)孔13、金屬外圓錐體內(nèi)部臺階上的大孔11。

其次，再利用車床在金屬圓柱上加工出金屬內(nèi)圓錐體3，包括金屬內(nèi)圓錐體上大孔8、金屬內(nèi)圓錐體上小孔17、金屬內(nèi)圓錐體上圓錐面16、金屬內(nèi)圓錐體上臺階孔右端面9、金屬內(nèi)圓錐體上臺階孔左端面10。

最后，用鉆床和分度頭在金屬內(nèi)圓錐體3上加工出金屬內(nèi)圓錐體的外部圓柱體上均勻布置的孔7，再利用銑床或線切割機床在金屬內(nèi)圓錐體3上加工出金屬內(nèi)圓錐體上均勻布置的縱向長槽4。

使用時，先以金屬外圓錐體臺階左端面15定位，夾緊金屬外圓錐體14。在金屬外圓錐體內(nèi)部臺階上的大孔11內(nèi)部放入彈簧5，將內(nèi)六角螺栓6穿過金屬內(nèi)圓錐體上小孔17，與金屬外圓錐體上螺紋內(nèi)孔13連接，將圓柱薄壁工件2以金屬外圓錐體臺階右端面1為定位基準，套在金屬內(nèi)圓錐體3上，旋緊與螺紋內(nèi)孔13配合的內(nèi)六角螺栓6并擠壓金屬內(nèi)圓錐體上臺階孔右端面9，帶動金屬外圓錐體14向右移動，使加工有均勻布置的孔7和均勻布置的縱向長槽4的金屬內(nèi)圓錐體3沿徑向方向移動，將金屬內(nèi)圓錐體上圓錐面16與金屬外圓錐體上圓錐面12配合，向外分開漲緊圓柱薄壁工件2，旋松與螺紋內(nèi)孔13配合的內(nèi)六角螺栓6，使放在金屬外圓錐體臺階大孔11內(nèi)部的彈簧5頂住金屬內(nèi)圓錐體上臺階孔左端面10，使金屬內(nèi)圓錐體3恢復(fù)原狀，松開圓柱薄壁工件2。

3 結(jié)束語

本設(shè)計解決了切削加工過程中由于卡盤夾緊力過大或過小時，零件產(chǎn)生的變形或無法夾緊造成的零件圓度誤差問題。本次設(shè)計的新型夾具，結(jié)構(gòu)合理簡單，生產(chǎn)制造容易，成本低、通用性好，使用方便。使用新型夾具來加工圓柱薄壁工件，可大幅提高零件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。