口 消除薄壁工件加工夹紧力变形的 夹具技术研究 北方光电股份有限公司技术中心工艺研究所 （陕西西安７１００４３） 张利军 随着机械制造业的发展，要求精度高、体积 小、重量轻，高精度的薄壁工件逐渐增多，尤其是 外圆、锥面、端面加工。 夹具靠工件自身的螺纹 拉紧，对工件 不产生径向压 ｌ ２ ３ 联接产品的薄壁锥形螺母。通用工件的加工变形、 定位、装夹，使技术人员及操作者不知如何下手。 按常规工艺采用端面或径向夹紧，但在轴向力或 径向力作用下，使工件受到夹紧力，从而产生弹性 力，克服径向 力对零件的变 形，当工件加 变形。本文通过一种消除加工夹紧力变形的工装设 计，较好地解决了薄壁锥形螺母工件在加工中所受 的夹紧力变形难题。 工后，转动一 下凹凸定位 圈，使凹凸合 拢从而使工件 定位端面与凹 图 １．心轴２．凹圈 ３．凸圈４．螺钉 ４ １．工件介绍 锥形螺母工件如图１所示，螺纹Ｍ１０１×０．７５ ６Ｈ，斜度５。±１０ ，斜面跳动０．０１５ｍｍ，端面跳 凸定位圈产生 一动０．０１５ｍｍ，斜面大端外圆 １０６±０．０３ｍｍ。 定间隙，转 动工件即可卸下 （见图２）。 ２．加工难度 通过工件的 ４．设计分析 （１）定位心轴心轴（见图３）为夹具的主 分析，工件为锥 形回转体，外斜 度及锥面形位公 体部分，将柄部、定位、压紧部分合为一体，与 机床主轴收管 联接并带动工 件高速旋转， 受切削力、离 心力等作用， 差要求高，加工 时需要一次装夹 加工而成，且工 件壁薄受轴向或 径向夹紧力时易 因此心轴的材 料选４５钢；淬 火硬度５ ０～ ６０ＨＲＣ 图３ 变形。 ３．夹具设计 原理 夹具由心轴 图 １ 心轴作用 是：完成工件正确地定位、夹紧，与机床连收管接 部位为直径 ５０ 。 ｍｍ直柄，与收管配合公差为０ ～１、凹圈２、凸圈３和螺钉４组成，工件在夹具上心 轴定中心、端面定位、螺纹夹紧，一次完成工件 ０．０５ｒａｍ，保证与机床主轴配合间隙及微量校正 ３ 娩 参珈 … 的合理性。心轴 １０１ －０．０１ ２ ，．．，圆与凸凹定位圈相 配合，保证定位圈在心轴上最小间隙平滑转动与移 动，夹具定位的外圆 ９８ －０ ０１ｚ ２ｍｍ与工件的孔 ９８ 。：：ｍｍ（工艺公差）相配合，使得工件在夹具体 上正确定心，保证与机床主轴回转中心一致，定位 误差由下式计算 定位误差＝【Ｔｏ一（ 上一 下）】／２ 式中， 。是工件孔的公差；丁吐是心轴的上偏差； 下是心轴的下偏差。 定位误差＝［０．０２２一（０．０２７—０．０１２）】／２ ＝０．００３５ｍｍ＜０．０１５ｍｍ（工件形位公差） 能满足工件定位要求。 加工要领：粗加工尺寸外圆 ５０ ｏ％ｍ ｍ、 １０１：０。０ ．１２ｍｍ留余量０．２ｍｍ（单边）；定位端面留 余量０．２ｍｍ；两端加工中心孔，淬火后首先研磨两 端中 ＯＴＬ，顶尖顶起来精磨外圆、端面一次加工到 尺寸保证形位公差及尺寸精度。 心轴中与工件夹紧部分ＭＩＯ１×０．７５—６ｈ采用螺 纹磨加工，与工件Ｍ１０１×０．７５—６Ｈ为间隙配合， 仅仅作为螺纹联接拉住工件。 （２）凸、凹定位圈如图４所示，定位过渡凹 圈２可在心轴上转动，不能沿轴向移动，在机床旋 转时承受压应力、离心力、摩擦力，材料应选取４５ 钢；淬火硬度４５～５５ ＨＲＣ。 作用：孔和一端面在心轴上定位，另一端面与 凸圈３定位，当工件加工后进行转动，保证凸圈３的 三个凸面尺寸５９。±３０ 移动到尺寸６１。±３０ 凹面 里。 加工要领：粗加工孔 １０１ ｏｏ３５ｍｍ留余量０．２ｍｍ （单边），端面留余量０．２ｍｍ（单边），铣削完成 ５９。±３０ ；６１。±３０ 三个凹槽尺寸加工，热处理 后，精磨两端面保证平行差，精磨孔 １０１ ｏｏ．３￣ｍｍ 与端面垂直。 定位过渡凸圈３在心轴上只能沿轴向移动不 能转动，在机床旋转时承受压应力、离心力和切 削力，同样，材料应选取４５钢；淬火硬度４５～５５ ＨＲＣ。 作用：保证工件端面垂直于心轴，加工前与凹 圈２、凸圈３两个凸面相对，工件端面紧贴在 １０５．５ ８。ｍｍ让刀台阶圆端面上，当工件加工完成 后，随着凹圈２转动，凸圈３在螺钉４（见图５） 下，沿心轴轴向方向移动，使凹圈２、凸圈３凸凹合 拢，使工件与凸圈３定位面出现间隙，工件便能自 如卸下。 ／—一 、 ＿ ／● ＝幸杏 ２ （ａ）凹圈 ２ ２ 一 、 ３９Ｉ： ／＼ ——、～ ｆ ｆ 、 。０ ● 里 龟 １Ｑ ： Ｉ 一 ｛ ５ Ｂ向＼～ （、 ２ ＾ ．４ ８ Ｉ ． 【ｂ）凸 加工要领：粗加工孔 １０１ ｍｍ留 余量０．２ｍｍ（单边），端面留余量０．２ｍｍ （单边），铣削完成５９。±３０ ；６１。± ３０ ３个凸尺寸及Ｂ向视图槽加工，热处 理后，精磨两端面保证平行差，精磨孔 １０１ ｍｍ与端面垂直。 ５．结语 图５ 工装经过多种同类工件的加工，效果 良好，夹具制作简单，定位可靠，尤其是巧妙地运 用工件自身的螺纹压紧，使工件在加工中自始至终 不受径向及轴向夹紧力，消除了工件因夹具夹紧力 引起的变形，保证了产品工件的尺寸精度及形位公 差的技术要求，解决了产品薄壁类联接螺母工件加 工难点。该工装也可以推广到其他联接或薄壁工件 的加工使用。ＭＷ （收稿日期：２０１１０８１６） 参磊 冷加工 ３９
