工装设计
气模
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易翔段科军乔斌
（成都凯天电子股份有限公司，四川成都610000）
摘
要：本文介绍一种自胀式车床夹具的设计及应用，提高了零件的加工精度，解决轴类零件一次加工外圆和端面，保证零件平行度、垂直度、位置 喷香器
度及尺寸要求。
关键词：轴类；车床；自涨；夹具；定位；装夹；加工概述 轴类零件在加工中，车床夹具成为加工过程中主要的辅助装置，车床夹具主要用于回转体的切削加工，在切削加工中以准确的确定零件位置，保证夹具的定位基准面及零件加工面的轴线和车床主轴的旋转轴线重合，能可靠保证零件的加工精度，提高加工效率，减少劳动强度。
轴类零件内孔、外圆及端面在车床上加工时，车床夹具设计应保证其定位装置稳定、可靠及与零件的配合精度高，从而控制零件的加工精度。1.轴类产品
某轴类产品在加工中，需保证尺寸112.522±0.025两端面的平行度0.0127、基准B 面与基准A 面的垂直度0.0127、位置度0.1及尺寸。实际加工中出现平行度、垂直度、位置度和尺寸超差的情况，造成返工、返修和报废。零件外形（图1、图2）Ф91.97x237.85，材料为45结构钢，图中未注公差按
HB5800，未注粗糙度按。
图1
轴类零件模型图
图2轴类零件外形尺寸图
2.零件加工过程中存在问题
工艺编制中，先粗加工外形和内孔，留余量进行精加工；夹持一端，将尺寸Ф65.71及Ф41.28加工成定位基准孔，过定位的方式减少零件与自制芯棒的配合间隙，将右端面进行装夹锁紧；通过自制芯棒定位内孔，端面夹紧，精加工外圆及一端面；掉头加工另一端面。试制加工中，零件外形、端面和位置尺寸精度超差。
染酸主要存在以下问题：
1)定位精度：自制芯棒与内孔配合，存在间隙，且间隙存在轴向延长误差，导致尺寸和位置精度超差；
2)装夹方式：零件外形尺寸偏大，通过自制芯棒定位压紧后，压紧端面垂直度精度差，会出现往一边偏的情况，出现超差，且过定位方式装配易出现干涉；
3)二次装夹：不能同时加工外圆两端面，二次装夹会导致基准不统一，出现装夹误差，位置尺寸不能保证。3.自胀式车床夹具的设计
a)定位精度的确定
零件在夹具中的定位精度，主要与定位基准是否与工序基准重合，定位基准的形式和精度，定位零件的形式和精度，定位基准与定位零件的配合精度等因素有关；其次考虑夹具在车床上的定位精度，提高夹具制造精度，减少配合间隙，本案例中零件的外形见图2，应尽量减少零件与夹具的配合间隙，装夹锁紧方式应尽量避开端面，保证加工外形能一刀完成，不进行二次装夹。
零件加工部位：内孔、外形和两端面，通过对原工艺过程在中出现问题的分析，确定零件的主要定位基准为内孔Ф50.8±0.025，辅助定位基准孔位不需要精度高，只需保证与定位基准孔轴心线一致，故确定辅助定位孔为Ф41.26；车床夹具定位基准可设计成圆柱面、圆锥面及自胀圆柱面等，通过对车床夹具类型及零件加工精度的分析，本案例选择自胀圆柱面式车床夹
具，可将定位误差减少到最小程度。
b)夹具的固定方式
u型电动牙刷选择夹紧方式时，应注意以下几点：夹紧力应通过或靠近主要支撑点，或在支撑点所组成的平面内；
夹紧力应靠近切削部位，并在零件刚性较好的部位；夹紧力应垂直主要定位基准，以避免因夹紧而破坏零件原有的定位状态；夹紧力必须可靠，但夹紧力不可过大，以免零件或夹具产生过大变形。
本案例中加工部位为零件外形及两端面，故不能通过外形和端面进行夹紧；零件通过自胀式车床夹具进行定位装配后，将自胀芯轴的柄部与车床卡盘或车床尾锥进行装夹固定，自胀芯轴的另一端设置有顶尖孔，与车床尾端反顶尖连接，通过一夹一顶的方式将夹具固定在车床上。
c)夹具设计结构
根据零件加工部位及形位公差要求，夹具设计采用自胀式，将定位配合间隙降到最小，提高零件加工精度。自胀式车床夹具（图3）由芯轴、自胀定位套、锥套1、弹簧、锥套2、球头带肩螺母和垫圈组成。
用零件上已加工好的定位基准孔进行定位装夹，通过芯轴上的螺栓部分和专用螺母拉紧，自胀定位套前后端各开有均布3条开口槽，向芯轴施加锁紧力时，锥套1、锥套3受力使自胀定位套胀开，自胀定位套外圆与零件内孔定位面紧贴合，从而实现零件的定位装夹，减少定位间隙，提高零件加工
精度。
图3自胀式车床夹具结构图
1.芯轴
2.自胀定位套
3.锥套1
4.弹簧
5.锥套2
铝酸钙粉6.球头带肩螺母
7.
垫圈8.零件
4.夹具设计制造
夹具的零部件应有足够的刚度和强度。特别是对于加工精度要求较高，或加工且切削力较大时；若刚度和强度不足，夹具在使用中会产生较大变形或损坏，从而影响加工精度。
1)芯轴与车床连接部分尾柄接触面积应尽量大，自胀芯轴的装夹误差越小；
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2)自胀定位套两端设置有均分的三条开口槽，槽宽1.5，使加紧零件时尺寸均匀增大；
3)加持芯棒两端设计有顶尖，在加工加持芯棒时，通过顶磨方式保证加持尾柄与定位基准面及侧面的同轴度和垂直度；
4)加持芯棒和自胀芯轴材料均需选择性能较好的材料：如45Cr、T8A、CrWMn 等，通过热处理淬火后，精磨到尺寸，得到强度好，耐用的目的。5.夹具结构特点
1)芯轴柄部与车床主轴卡盘相连，芯轴另一端设置有顶尖孔，与车床尾端顶尖轴连接固定，定心精度高，消除了夹具的装夹误差；
2)自胀定位套消除了零件的定位间隙，使零件的定位误差减少到最小程度；
3)避免直接通过零件进行装夹，导致零件表面损伤；
4)采用球头带肩螺母，使锁紧点方向沿轴心集中，压紧力更可靠；5)结构简单，定位精度可靠，装卸方便；6.结语
使用自胀式车床夹具，消除了零件的定位间隙，有效保证被加工零件的位置和尺寸精度。为轴类零件在加工部分和形位公差要求高的情况下，提供一种结构简单、操作便捷、稳定可靠的自胀式车床夹具。
参考文献：
[1]《机床夹具设计手册》[2]《机械设计手册》作者简介：
易翔（1980年9月），女，汉族，四川省成都市，本科，工程师，工艺装备设计及工艺方面的研究。
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