加工中心锥孔加工夹具设计

技术前沿
加工miiM 稚子山d 工夹覆设计
■文/山东光岳转向节有限责任公司郭彦龙
【摘要】：本文主要针对某工件在立式加工中
心上进行锥孔加工时改进夹具设计，采用一种全 新的夹紧定位方式，在保证加工精度和加工效率
的同时，综合考虑品种之间的快换性。

我公司在一种工件锥孔加工工艺改进时，为 了提高锥孔加工工序加工精度及效率，加工设备 由原来的通用机床加工升级为立式加工中心，力口
工工序由原来的多工序加工整合到一台机床来完 成。

这样需要对该工序加工夹具进行优化设计, 针对工件加工特点，拟采用一种全新的夹紧定位
方式，在保证加工精度和加工效率的同时，综合
考虑品种之间的快换性。

1.工件的结构特点及工艺分析
图1所示产品是一种汽车转向节，属于异型 零件，锥孔相对于其他部位有位置要求，本身精
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度要求较高，大端尺寸© (36±0.025) mm,涂
色面积不低于75%。

其锥孔加工内容包括：①铳 锥孔大口端面。

②预钻锥孔底孔。

③粗较锥孔。

④半精较锥孔。

⑤精较锥孔。

⑥(数控转台翻
转180°)铳锥孔小口端面保证尺寸(50±0.25)
mm 等6个工步，加工工艺改进前，该加工内容
由5台设备分5个工序来进行，生产效率较低、 人员占用较多，且加工精度稳定性差。

为此拟采 用加工中心对这5步加工内容一次装夹加工完 成。

2.夹具设计思路
(1) 由于加工设备采用立式加工中心，为了
该工序加工的灵活性及自动化水平，采用数控转
台加桥板的方式，夹紧方式采用液压夹紧。

(2) 根据工件的整体尺寸空间按同时加工两
件来设计，由于产品分左右，两件同时放置可兼
顾左右同时加工，以提高生产效率。

(3) 根据工件加工设计基准来确定定位基准,
在夹具设计时采用一种锁紧弹套方式来对a 处基 准进行定位夹紧，b 处平面基准采用定位盘方式。

(4) c 处基准采用插拔定位心轴加U 形定位
槽设计，避免和b 处定位基准产生定位干涉。

适 当提高工件主销孔对称度位置精度，尽可能缩小
定位心轴与U 形定位槽配合间隙，在进行角向定
位的同时，承受锥孔加工钻、较产生的切削载荷。

在加工过程中工件受到的切削力较大，这种定位 方式在保证定位精度的同时，对工件起到较好的
支撑夹紧作用，有效防止了工件受力变形和自激
振动，使切削过程平稳，达到较高的加工精度。

79.5±0.23
图
A —A
036±O.O25
0i
R 0+I 0S
•52 -第12期
数控机床市场
技术前沿
3.夹具结构及各部件功能介绍
图2
图3
图2、图3所示为该夹具设计的实体三维图和实体剖视图，该夹具采用双工位设计，同时
装夹两个工件，夹紧定位采用液压拉缸加锁紧
弹套设计，有效避免了转角油缸压爪对刀具加
工路线产生的干涉。

使用中具体安装如图4所
示，其中U形定位卡槽在制作装配时保证与定位
心轴配合间隙为+0.05-+0.10mm,对称度
<0.01mm,使该处配合在加工过程中对工件起
到支撑定位作用，为了防止出现过定位现象，前
道工序在加工时，保证工件c基准与a基准的1.工件2.插拔式定位心轴3.U形定位卡槽4.桥板5.定位盘6.锁紧弹套
7.液压拉缸活塞8.液压拉缸缸体对称度<0.04mm。

锁紧弹套起弹性定位、夹紧元件的作用，材质为65Mn,热处理。

4.夹具操作及动作流程
工件在放入夹具前，先将定位心轴穿入工件主销孔中；然后将工件a定位基准轴颈处放入锁紧弹套中(由于液压拉缸在原位处，这时锁紧弹套处于回弹张开状态)，定位心轴定位端放入U 形定位卡槽内，同时工件b基准在自重作用下附紧定位盘；起动机床夹具锁紧按钮，液压拉缸动作拉紧锁紧弹套，由于弹套锁紧时有自定心作用，对工件加工基准a起到定位夹紧作用，同时弹套锁紧时的轴向运动，拉动工件紧紧贴在定位盘上，对工件起到定位夹紧作用。

5.夹具使用及设计时应注意的问题
(1)前工序应当保证c处定位基准孔的加工精度，确保定位心轴。

(2)与c基准孔的配合间隙，此处会影响工件周向定位精度。

(3) 由于锁紧弹套为开口设计，在弹套上面应增加防尘盖，防止加工过程中产生的切屑落入弹套开口中，致使弹套无法锁紧，从而降低夹紧力和定位精度。

(4) 液压拉缸活塞直径尺寸设计应进行拉紧力测算，拉紧力过大会将工件拉变形，拉紧力过小在加工过程中工件会产生松动，影响加工精度，严重时会对刀具产生损坏。

6.结语
(1) 此夹具设计结构简洁，夹具制作简单，后期维护方便。

(2) 定位基准选择准确，保证了锥孔的位置精度。

(3) 夹具夹持力稳定，工件支撑合理，减少了加工过程中的变形和振动。

(4) 同类工件产品切换快捷，有效避免了转角油缸压爪对工件或刀路产生的干涉。

自夹具应用于批量工件生产以来，运行较为稳定，此夹具的设计理念对产品其他工序有一定的启发作用。

出
第12期数控机床市场・53
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