摘要： 近年來，機械行業競爭越來越激烈，許多企業對生產效率和產品質量都提出了較高的要求。市場競爭要求產品既要質量好，又要成本低。使用工裝夾具可以實現工件的快速裝夾，減少輔助加工時間，降低加工成本。本文設計了一套鏜床一套筒零件內孔加工的專用夾具。其特點是結構緊湊，操作迅速、方便、省力，可以保證較高的加工精度和生產效率。
0 引言
在機械切削加工過程中，通過使用夾具，可以更加精確地固定切削工件的位置，從而在很大程度上提高切削的質量。隨著機械切削工藝技術水平的不斷提高，對夾具的使用標準要求也越來越高，可以說，要想實現更高精度的切削，沒有設計科學，使用恰當的夾具是不行的。夾具的輔助作用，通過固定工價的準確位置來實現，因為在實際切削作業過程中，由于機械設備的震動，會導致工件的位置發生一定程度的位移，在這種情況下，就需要使用合適的夾具，對切削工件進行固定，從而為提高工件的切削精度奠定基礎。除此之外，通過使用夾具，還可以提高零件的互換性，使得切削加工作業的勞動生產率得到提高，在改善車間切削技術技術工人作業環境的同時，還可以進一步減輕他們的勞動強度。
1、 夾具的分類
現階段在機床實際切削加工作業過程中，比較常用的夾具有如下5 類，即：①通用夾具：這種夾具，是常見的標準化夾具，在合理的條件下，使用這種夾具可以對一些工件進行加工，能夠滿足符合切削加工條件的工件，基本上都可以使用。②專用夾具：這種夾具，顧名思義，就是為了加工某一工件或在某一機械切削工序中必須使用而專門設計的夾具，由于是專門設計的夾具，對于相關零件的位置控制更加準確，并且使用過程相對簡單，可以提高工件的切削精度。③通用可調夾具和成組夾具：該類夾具的主要特點是可以根據所工作環境和切削工件的不同，而更換部分原件，并且其裝置也可以進行適當的調整，以適應不同的切削工件。④組合夾具：組合夾具是指按零件的加工要求，由一套事先制造好的標準元件和部件組裝而成的夾具。由專業廠家制造，其特點是靈活多變，萬能性強，制造周期短、元件能反復使用，特別適用于新產品的試制和單件小批生產。⑤隨行夾具：隨行夾具是一種在自動線上使用的夾具。該夾具既要起到裝夾工件的作用，又要與工件成為一體沿著自動線從一個工位移到下一個工位，進行不同工序的加工。
2 、工藝分析
圖1 套筒二維零件圖
2.1 零件分析該零件為一套筒類零件，主要起支承和導向作用，其孔長與直徑之比為13.6，屬于典型的長套筒零件。其技術要求為：①孔的技術要求。Φ130 的孔與回轉軸頸相配合，其直徑的精度為IT6，內孔圓柱度誤差不大于0.04mm，表面粗糙度為Ra1.6μm。②外圓表面要求。外圓與基座孔相配合，它是套筒的支承表面，其尺寸精度為IT7，形狀尺寸精度控制在外徑公差范圍內。Φ168 外圓柱面的表面粗糙度為Ra6.3μm，Φ150 外圓柱面的表面粗糙度為Ra3.2μm。③孔與外圓的同軸度。內孔對兩端支承外圓的同軸度允差為Φ0.05mm。④軸線與端面的垂直度要求。內孔軸線與端面的垂直度誤差不大于0.04mm。
2.2 零件制造工藝經以上分析，確定零件加工工藝如表1 所示。
3 、夾具設計原則
機床夾具的主要功能在機床上加工工件時，通過夾具將工件固定在相應的位置上，同時，為了能夠是工件在整個切削工序中，得到恰當的切削，就需要夾具控制的工件跟隨機床切刀相對運動，并且二者之間要保持合理的位置。對于長套筒零件，為保證內外圓同軸度，加工外圓時，其裝夾方式常采用下面兩種：用頂尖頂住兩端孔口的倒角；一頭夾緊外圓另一端用中心架支承或一頭夾緊外圓另一頭用后頂尖頂住。加工內孔時，一般采用夾一頭，另一頭用中心架支承外圓。
本文的論述中，重點分析的是內孔加工的專用夾具，該夾具的設計要點，第一，要保證夾具的強度和剛度可以滿足大部分零件切削加工的需要。第二，對于夾具的結構要求緊奏，占用空間較小，因為是實際車床切削零件時，如果夾具占用的空間較大，則會影響工序的正常進行。第三，夾具的制造成本要相對低廉，并且安裝和操作也應簡單，在實際使用過程中，可以有效降低切削工人的勞動強度。簡要來說，夾具設計的基本要求有以下幾個方面：①可以實現對工件的快速準確裝夾，并且夾具自身在機床上快速定位和裝夾。②操作方便省力，降低操作者的勞動強度，提高工作效率。③夾緊力在一定范圍內可調，裝夾可靠。④體積小、結構緊湊、便于工件裝卸，易于加工、維護和清理。
4 、夾具設計
本設計的夾具結構二維圖如圖2 所示，主要由V 型座1、套2、定位套3、校正塊4、連接螺釘7 和緊定螺釘8等構成。
圖2 夾具裝配圖
4.1 工件的定位在此道工序之前，兩端面與主要外表面已加工完畢，因此在夾具設計時，外圓柱面的軸心線和一端面為定位基準，定位基準面是Φ150 圓周面及一端面，定位元件是2 個V 型塊和定位套，即一夾一頂式，限制了5 個自由度。本設計中，V 型座1 的結構如圖3 所示，其底座用螺栓固定在機床的工作臺上；端面定位利用定位套3 和校正塊4 實現，其結構如圖4 所示。
4.2 工件的夾緊夾具使用時，先將零件放置在2 個V 型塊定位槽中，并使其右端面頂在定位套3 中孔Φ160的右端面上，裝上張緊板并擰緊張緊螺母將工件夾緊。張緊螺桿設計在套筒兩端處，保證受力平衡。張緊板上端面的高度可以根據需要，通過調節擰緊螺母來控制工件上夾緊力的大小。另外，由于工件長度教長，在距V 型塊466mm 處，增加了起支承作用的托架，以防止零件在加工過程中由于剛度不足引起的變形。
圖3 V 型塊零件圖
圖4 定位套零件圖
5 、夾具的使用效果
5.1 加工質量采用工裝加工后，不但定位精確，而且由于各夾緊面都為面接觸，夾緊可靠，而且有效地保護了工件已加工面，工件加工質量大大提高。通過現場多批次零件實際加工檢驗，該工裝完全能夠滿足工件的加工精度要求，合格率達到100%。
5.2 效率及成本通過使用專用夾具，在實際切削作業過程中，可以使得工件固定的更加穩定，提高切削工作的穩定性和安全性，能夠有效縮減輔助工時。另外，專用夾具的使用，還可以在很大程度上提高工件的剛性，使得切削工件的質量更加穩定，有效降低殘品率、廢品率，使得機床切削工序的整體成本得以降低。
5.3 勞動強度通過采用該工裝進行產品加工，可以在一定程度上降低對技術工人工作技能的依賴，提高了操作的安全性和舒適性，有效降低了機床切削操作工人的勞動強度。
6 、結論
此套筒零件屬于雖然結構簡單，但是尺寸教大，通用夾具難以滿足要求，因此根據實際情況設計了專用夾具，這樣中夾具在固定工件時，能夠以較快的速度進行裝夾，提高工件的固定速度，大幅度降低輔助加工時間，從而有效降低機床零件切削的成本，而且此夾具使用方便，制造加工容易，成本也不高，也能很好地保證產品質量。
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