机加工高效不停车夹具

陈伟斌

(汕头市高级技工学校，广东 汕头515000)

0 前言

在机械行业中，加工曲轴法兰盘的最终成形工艺过程中，一般采用传统的定位夹紧方式是一端用三爪卡盘夹持一头，另一端用中心孔定位，然后再校正，夹紧，最后加工。 由于以上工艺对于该曲轴零件加工中，存在以下几个问题：（1）由于对曲轴零件实施加工以前，小头外圆已精磨成形，小头处有外螺纹用三爪夹紧此处易造成小头外圆螺纹碰伤卡伤，已加工面被损坏，严重时会造成曲轴报废。 （2）由于该工序精车余量很小，实际加工时间较短，这样相对装卸工件就占用了一半以上的时间，生产效率低，工人劳动强度大，曲轴零件的装卸都必须在停车之后才能进行，费时、费工。 针对上述问题，结合曲轴机加工实际情况，设计了一套高效不停车夹具。

1 不停车夹具的设计原理与装卸过程

不停车夹具设计的指导思想是采用一个传动套和两个接套两部分组，如图1 装配图所示，传动套6 内的移动顶尖5 可在套筒13，14孔内作轴向滑动，锁紧螺母1 可调整移动顶尖施加一个方向向右的作用力。 接套10 上的半圆键9 起传递转矩的作用，用两根拉伸弹簧17穿过半圆键上的两个孔绕接套一周后搭接，接套孔中铜衬套8 的作用是保护小头外圆表面不受损伤，锥面的作用是传递转矩。装夹时，先将传动套在三爪卡盘上夹紧，然后将接套插入曲轴小头部位，注意要小头顶端一定要顶到死顶尖，还要使半圆键与小头键槽要配合。 按图示方法定位后，利用吊车移到车床上用尾座顶尖顶紧即可加工。 加工完毕后，退回顶尖一段距离，利用移动顶尖在压缩弹簧的作用下顶出接套，则传动套与接套脱离，这时，传动套继续转动，而移动顶尖、接套和曲轴等则停止转动，用吊车吊住曲轴，退回顶尖，即可卸下接套与曲轴，再从接套上卸下曲轴。同时在进行加工过程中，可将另一个接套与待加工的曲轴进行先装夹，等到在加工的曲轴加工完毕后，卸下接套与曲轴，同时在不停车的情况下装上接套与曲轴，顶紧顶尖，这时移动顶尖在压缩弹簧的作用下继续顶紧接套实施加工。 这样，在完全不停车的情况下，完成了曲轴的装卸，生产效率大大提高。

图1

2 曲轴零件的工艺分析

曲轴零件如图中11 所示，曲轴零件为半精加工零件，零件大部分已经精加工，剩下要精加工的工序为精车曲轴法兰盘外加圆，切槽，倒角及端面，由于该工序精车余量很小，工件外圆直径较大，在实际加工中，选用车床为旋转直径为300mm 以上，转速控制在150 转/分左右，进行加工速度要较慢，实际进给量为0.1mm/转左右，实际加工时间较短，装卸工件时间较，生产效率低，工人劳动强度大，曲轴零件的装卸都必须在停车之后才能进行，费时、费工。 针对上述问题，结合曲轴机加工实际情况，设计了一套高效不停车夹具。

3 设计不停车夹具的结构分析

该不停车夹具主要由传动套和接套两大部分组。

3.1 传动套结构与部件的选用

传动套主要起到主轴传动的作用，同时又起到当卸工件时可以顶开接套部分与工件。 如图1 所示，该传动套结构由传动套、锁紧螺母、弹性档圈、轴承、套简、压缩弹簧和活动顶尖等几部分组成。

传动套：传动套的作用主要是传动主轴的旋转，由于是被夹紧零件，采用调质钢材料，零件右端为配合端，为了定心和传递转矩，一般做成锥孔形状，为更好的传递转矩，表面粗糙度应不大于Ra 1.6，锥孔面要有足够的配合长度，以防止打滑损伤夹具，锥半角应控制在10°左右，太小容易自锁，太大易造成传动转矩不足而打滑锥半角一般在。

锁紧螺母：锁紧螺母的作用是向移动顶尖施加一个可调的，方向向右的作用力。

弹性档圈：图中两个弹性档圈起到轴承限位作用，分别用挡圈72 GB893-76 与挡圈85 GB893-76 的孔用弹性档圈。

轴承：两个轴承在图中的作用是使移动顶尖不随主轴的转动面转动。 分别用滚动轴承207 GB176-64 与滚动轴承209 GB176-64 的单列向心轴承。

套简：套简的材料为青铜料，其作用是移动顶尖在移动时起到耐磨作用。

压缩弹簧：压缩弹簧的作用是在卸掉尾座顶尖的同时，把接套与零件顶出传套锥面，卸掉转矩，经过调试，选择合式的压缩弹簧。

活动顶尖：活动顶尖的作用是配合压缩弹簧来对接套与零件卸掉转矩。

3.2 接套结构与部件的选用（两件）

接套主要起到工件与传动套的连接，定心与传递转矩等作用。 如图1 所示，该接套结构由接套、死顶尖，铜衬套、拉伸弹簧和半圆键等几部分组成。

接套：接套主要传递转矩到零件上，由于零件要与传动套作锥度配合，为更好的传递转矩，零件做成锥面形状，也采用调质钢材料，表面粗糙度应不大于Ra 1.6，锥面也要有足够的配合长度，以防止打滑损伤夹具，锥半角应控制在10°左右，太小容易自锁，太大易造成传动转矩不足而打滑。

死顶尖：起到工件定心作用。

铜衬套：作用是为了保护零件小头外圆螺纹的损伤。

拉伸弹簧：两根拉伸簧穿过圆键上的两个孔绕接，利用半圆键定位。

半圆键：利用拉伸弹簧起到定位作用，注意的是半圆键工作面与键槽的配合间隙不易过大（0.05mm 左右），否则会影响夹具的使用寿命。

3.3 注意事项

1）传动套锥面与接套锥面表面粗糙度应不大于Ra 1.6。

2）两锥面要有足够的配合长度，以防止打滑损伤夹具。

3）锥半角应控制在10°左右，太小容易自锁，太大易造成传动转矩不足而打滑。

4）半圆键工作面与键槽的配合间隙不易过大（0.05mm 左右），否则会影响夹具的使用寿命。

4 结束语

本次针对曲轴零件精加工序设计此夹具在实际生产应用中，简化了装夹难度，降低劳动强度和操作技术要求，从而提高了加工质量和工作效率。最后说明，该不停车夹具具有一定的通用，不只针对该曲轴零件，还可以根据曲轴零件的技术要求，重新设计接套，使曲轴零件可以在不停车的时候进行装夹。

［1］吴宗泽,罗圣国,主编.机械设计课程设计手册[M].高等教育出版社.

［2］陈秀宁,主编.机械设计基础[M].2 版.浙江大学出版社.

［3］王季琨,沈中伟,刘锡珍,主编.机械制造工艺学[M].天津大学出版社.