车内圆弧的方法及其夹具的设计

车内圆弧的方法及其夹具的设计（精选3篇）

篇1：车内圆弧的方法及其夹具的设计

车内圆弧的方法及其夹具的设计

摘要：

针对本单位某产品中零件球腔的内圆弧加工时所碰到的问题提出一些解决的办法。并且就本人曾参与的车内圆弧专用夹具的设计，制造，调试到最后应用的工作，在此谨作一总结和探讨。

关键词：夹具 车削 内圆弧 效率 精度 镜面 前言：

针对本单位某产品中零件球腔的内圆弧，由于产品的特殊性，内圆弧的要求较高，主要体现在内圆弧的尺寸及表面粗糙度等方面。具体要求有：尺寸精度要求是SR60±0.06；粗糙度要求是Ra0.2而且每次投产都有一定的批量。上述要求，在本单位机加工车间现有设备条件下，设计合适的夹具再配合数控车床加工的方法是较为理想的选择。

一、车内圆弧的方法

一般情况下，内圆弧的加工方法，根据本人多年的经验，常用的有如下四种：

1、成形刀车削法

在零件内圆弧尺寸较小的情况下（一般R10以下），可采用刃磨成形刀来一次加工成形，此方法的要点是刀具刃磨一定要达到图纸尺寸要求，同时要考虑加工时达到粗糙度的要求。成形刀车削的优点是方法简单，效率高，精度也可基本保证，但加工尺寸不能过大，否则加工时会带来振动，不能顺利保证内圆弧的精度。所以只适用于加工小批量、尺寸较小的内圆弧产品。

2、双手控制法车内圆弧

双手控制法，就是用左手控制车床大滑板，右手控制中滑板，通过双手合成运动，车出所要求的内圆弧面，或者双手控制中、小滑板合成运动来进行车削。此方法的要点是要求操作者有较熟练的技能。此方法的优点是所用刀具较简单，容易刃磨，加工灵活，不受车床设备及工件尺寸局限。缺点是加工精度较难保证，且加工效率较低，对于加工者而言，长时间的采用双手制法亦显得较为疲劳，所以这种方法一般适用于单件或数量较少或精度要求不高的零件加工。

3、数控车床加工内圆弧面

数控加工，一直以迅猛的势头发展，毫无疑问，在以后的机加工行业中，数控加工显示更为突出。因为数控车床加工的优点太明显了，它加工的产品无论从难度，精度及加工效率方面是普通车床无法比拟的。而且科技发展一日千里，数控车床加工产品的精度及复杂程度正在不断提高中。加工圆弧方面，只要输入程序中坐标值的准确性得到保证，圆弧加工原来在普通车床中显得较为麻烦的内容就会变得轻松起来了。所以上述来看，加工内圆弧的产品应该完全可以在数控车床中来加工了，因为数控车床能轻松保证圆弧精度，提高加工效率。但由于数控车床车圆弧原理的关系，刀尖走刀的轨迹并不是圆弧形状的，经放大后其实是阶台形的，所以在加工产品时，若圆弧面的要求是镜面的时侯，经抛光后，表面的质量就显出了缺陷——很能达到镜 面的技术要求。所以要保证圆弧面达到镜面的效果则前提必需使车刀刀尖运动的轨迹是圆形的。所以可见此方法适用于加工批量的，精度较高的内圆弧产品，但有一定的限制。

4、专用夹具车内圆弧面

当加工的产品有一定的批量且精度要求较高时，也常用设计专用夹具车内圆弧的方法来进行加工，尤其是数控车床尚未普及的时侯。通常可按照产品的内圆弧形状、要求设计合适的夹具安装在普通车床上进行加工。其优点是加工精度可保证，效率较高。缺点是夹具的设计、制造、调试到最后的应用需要一定的时间，且专用夹具一般只局限于加工某种产品的某一工序。

二、加工实例分析: 一）、图纸的要求

图1 该零件的技术要求可通过图纸来了解，图1是该产品零件图，其中内圆弧的要求见图中所示，尺寸要求是SR60±0.06, 50±0.05,球腔表面粗糙度要求是Ra0.2，圆弧表面要求是镜面，每次投产都有一定的批量。

该产品的车削方法一般情况下可按以下步骤进行（在普通车床或数控车床上加工均可）：

1）车右平面，钻孔至φ50×48，粗车球腔（镗数级阶台孔）。粗车外圆φ148，φ128留余量2~3mm。

2）调头夹φ128外圆，粗车圆锥，粗车螺纹外圆留余量2~3mm，注意φ17.5孔未钻（为保证精车球腔时能准确测量球腔的深度尺寸50±0.05mm）。

3）调头夹螺纹粗车外圆，精车外圆φ148、φ128，孔φ125。精车球腔SR60±0.06，保证深度尺寸50±0.05，钻孔φ17.5，去毛刺。

4）调头夹外圆φ128，车平面取总长，精车60°，30°圆锥面，切槽，车螺纹，车φ28.5孔，去毛刺。5）抛光球腔至要求。6）转下一工序。二）、加工方法的选用

针对产品图纸要求,在上述车内圆弧的各种方法中,进行分析和比较,选择较为适用的加工方法。

1、成形刀车削法是行不通的，因为该圆弧尺寸较大，且精度要求较 高，难以保证。

2、双手控制法也不适用，产品精度根本无法保证。

3、在数控车床上加工，可以保证尺寸精度和加工效率，有效降低了加工者的劳动强度。但是加工完毕后,，对于该产品圆弧面的粗糙度要求抛光成镜面较难保证。

4、既然在数控车床上加工也难以保证图纸的技术要求，最后就只能考虑设计专用夹具来车削内圆弧的方法 三)、夹具的设计和加工原理

1、夹具的设计

合适的夹具当然就要从保证产品的质量，能提高加工效率这两方面来考虑了。由于该产品是本单位的定型产品，考虑到其精度要求高，每次投产都有一的批量等原因，此夹具设计的出发点应是较为独立，而且是专用的夹具来保证其精度。夹具设计的原理是通过蜗杆与蜗轮传动来使车刀旋转，保证车刀刀尖运动的轨迹是圆形的。通过该产品的车削工艺分析，车内圆弧可分为粗、精车，精车前可以留较少余量（2~3mm），所以车内圆弧夹具设计方面可将重点放在如何保证精车后的精度方面。图2所示就是车该产品的内圆弧的专用夹具：

1：车刀；2：刀座；3：斜齿轮； 4：斜齿轮； 5：蜗轮；6：蜗杆；7：手柄；8：夹具体

2、夹具的加工原理(具体装夹见附图)其中安装时先拆去小拖板后通过夹具体上两个φ13的孔与车床中拖板上原来安装小拖板的两螺丝固定，再以螺母锁紧。由于该产品材料为硬合金铝，所以可采用材料为高速钢的车刀来进行加工，车刀形状为圆弧刀。在车削前,先装好车刀,调整车刀伸出的长度,圆弧刀刀刃最外点与刀座中心间的尺寸L=60±0.06。然后调整车床中滑板,令刀座中心点与内圆弧的轴心线重合后,方可开始进行车削。

车削时，车床大滑板进给一定的深度后，通过转动手柄7，蜗杆6转动，带动蜗轮5转动，通过轴I传动至斜齿轮4转动，带动斜齿轮3转动，通过轴Ⅱ传动至刀座2转动，而最后使车刀1的刀刃沿工 件内圆弧的轨迹由端面位置向圆弧中心位置作顺时针旋转，从而进行车削零件内圆弧。经多次进给后圆弧深度的尺寸50±0.05可通过深度游标卡尺进行测量，大滑板进给时由床鞍配合百分表来保证深度尺寸。

车削时切削用量的选择亦较为重要。粗车时，切削速度约为8m/min（转速约为460r/min），切削深度约为1mm，进给量为手动缓慢进给；精车时切削速度约为130m/min（转速约为700r/min或以上）；切削深度为0.05~0.15mm,进给量为手动缓慢进给。经过多次实践验证，精车后，尺寸精度能稳定保证，粗糙度能达到Ra1.6，为以后抛光的工序打下一个良好的基础, 抛光后粗糙度能较为容易地达到图纸的技术要求。

三、结束语

本人在加工该产品过程中，既在普通车床上进行加工，也尝试了在数控车床上进行加工，虽然数控车床对于保证图纸上的技术要求存在一定的缺陷，但数控车床加工产品的效率远远高于普通车床。所以最后本人确定了加工该产品的最理想的方案，就是在数控车床上经过粗、半精加工后，再在普通车床上经专用夹具进行精车内圆弧，最后进行抛光加工。这样产品无论在质量控制上或者在效率的提高上都能取得令人满意的效果。

篇2：圆弧面工件的钻孔夹具

具有圆弧面的工件表面钻孔, 在机械制造业中经常见到, 如选矿设备中的网筛, 食品加工业的生猪刨毛机滚筒;禽类脱毛机外壳;建材制造业的混凝土干燥机干燥筒;多数汽车上使用的凸轮张开式制动器的制动蹄片等。这些工件均存在圆弧面钻孔问题。图1是某选矿设备厂生产量较大的圆筒形工件外表面展开图。

该零件的原加工方法分为两步:1、将圆柱进行划线。2、打样冲进行钻孔。这种方法所需设备简单, 资金投入不高。但显然该法加工工件, 效率太低且孔的位置精度不易保证。如何才能在不增加设备投入的前提下, 提高加工效率又能保证加工精度?在实际生产中, 往往都是根据工件本身的特征, 设计使用一些专用夹具来提高劳动生产率及产品质量。因此, 我为该厂设计制造了一套如图2所示钻孔夹具, 使用多年能满足生产要求。

1 夹具结构及工作过程

该钻孔夹具主要由夹具体、分度回转盘、轴承球盘、深沟球轴承、定位衬套、定位销、锁紧弹簧、弹簧座、操作手柄、钻模板、固定钻套、工件压板等组成、其工作过程如下:先将工件按图2所示放在分度回转盘的止口上, 用工件压板15和M20带肩螺母将工件压紧, 左手搬动手柄克服锁紧弹簧的推力, 使定位销左移, 右手将工件转一角度, 左手松开手柄, 右手继续转动工件, 当定位销与分度回转盘上的定位衬套锥孔对准时, 定位销在锁紧弹簧推力作用下, 使定位销插入分度回转盘上, 在固定钻套限制下钻制工件表面上的各φ10孔 (工件在180mm中线上孔和中心线两侧各孔应交替钻出) 。由于定位衬套为锥形孔, 所以工件表面各孔周向位置度较高, 轴向位置度受钻模板控制。

2 夹具各零部件的材料选择及制作

2.1 夹具体的制作

该夹具体整体结构较为复杂, 若用铸造、煅造, 整体效果较好, 但成本太高制作周期过长, 经济效益不佳。用螺栓联接, 制作简单, 可钻孔太多, 整体强度有所下降, 且回转心轴环与竖板之间不易固定。而采用焊接结构就能巧妙的解决这些问题。图3是夹具体的焊接装配图, 从图中不难看出, 该方法是将一些简单的零件通过焊接形成一个整体, 可谓是化整为零, 化繁为简。

1、夹具体2、轴承3、轴承盖5、回转轴6、轴承球盘7、弹簧座8、锁紧弹簧10、定位销11、操作手柄16、手柄支架17、固定衬套18、定位衬套19、固定钻套20、钻模板21、键22、工件压板24、回转支架27、压紧螺杆28、回转盘

该夹具体主要由一块底板、一块竖板、一个回转心轴环、四块肋板和两块支撑板焊接而成, 焊条选用J422直径为φ4, 焊接电流可选择90~100A, 肋板、支撑板采用T形接头双面角焊缝焊接 (焊角高为6mm) , 圆环与竖板之间采用一条环形角焊缝 (焊角高为6mm) , 一条环形角接接头角焊缝并要打磨平面。

2.2 分度回转盘作用原理

由筒形工件表面展开图1可知, 该工件上30~φ10孔均布于工件表面上, 且处于工件表面20份的等分线上, 因此在如图形操作所示分度回转盘上选择适当分度圆直径, 均布钻制20个定位销孔。这样分度回转盘每转18°, 定位销将锁紧一次回转盘, 这时可在工件表面上钻出要钻的孔。

2.3 主要零件材料选择及热处理

夹具体由焊接而成又具有轴承盘滚动槽, 应具有较好焊接性及一定的强度和耐磨性, 可采用45钢。球盘滚动槽表面火焰淬火, 硬度HRC35~40;分度回转盘、定位销、回转轴形状简单采用锻件, 材质为45钢, 回转盘亦有球盘滚动槽和工件装配止口应有耐磨性, 热处理HRC40~45;固定钻套、固定套、定位衬套选用T10A、Cr12, 热处理HRC58~62;回转支架、弹簧架因受力不大选用HT250, 其余为标准件或选用Q235材质制作。

3 夹具的特点

3.1 夹具使用焊接结构, 制作简单, 成本较低, 精度也能得到保证。

3.2 转盘的定位采用圆锥销, 即使有一定磨损也不会影响定位精度。

3.3 旋转机构采用两个深沟球轴承, 及一个轴承球盘, 转动灵敏。

3.4 具有一定的通用性, 若工件表面均布的孔数不等, 排列方式不一样, 工件表面为弧面 (半圆或更小) , 工件装配止口与图2所示不一样, 这时可以改变分度回转盘上的均布孔数及改变回盘与工件的装配方式来解决。

3.5 若只是生产小批量或单件时, 则可与分度头组合使用 (用分度头卡盘夹紧回转轴左端) , 进行任意角度的分度钻孔确保各孔在周向上的尺寸精度。

4 结论

在生产实践中证明, 使用该夹具能省去对工件的划线工序, 而且一次装夹便能钻出所有孔, 减轻了操作者频繁装夹工件的劳动强度和时间, 劳动生产率提高为原来的3~4倍, 各孔位置精度得到保证, 在多年的使用中, 此夹具得到操作者的一致好评。

摘要：主要介绍了圆弧面工件的钻孔夹具的工作原理、零部件的制作工艺方法以及夹具的工作过程。实践证明, 在钻制圆弧面工件时, 使用该夹具后, 较大的提高了钻孔精度和生产效率。

关键词：钻孔,分度夹具,焊接,圆弧面工件

参考文献

[1]薛源顺.机床夹具设计[M].北京:机械工业出版社.

[2]朱龙根.简明机械零件设计手册[M].

[3]陈云祥.焊接工艺[M].北京:机械工业出版社.

篇3：车内圆弧的方法及其夹具的设计

【关键词】车床;切削加工;问题;解决

随着科学技术在不断提高，机械制造业工业也在加快发展，车床切削加工是机械制造业中最普遍的制造工程，其中夹具的设计占据着重要内容。对产品的规格以及质量的把控方面都有着非常重要的意义。本文主要针对车床在切削加工夹具设计过程中存在的问题以及相关的解决方法进行研究，为进一步提高数控车床加工设计提供了重要依据。

一、车床切削加工夹具设计研究

数控车床切削加工夹具设计作为机械制造常见技术之一，针对夹具的设计进行研究，其设计的理念是为了保证车床切削工具的产品质量，保证零件的精度等。因此在具体设计过程中要提高设计标准，对于资源的利用以及设计要科学合理，降低能源的消耗，提高工作质量以及效率。整个设计既要保证产品的质量又要符合当前的环保思想。

二、车床切削加工夹具设计中存在的问题

通过实践表明，车床切削加工夹具在设计过程中存在的问题主要表现在加工工艺领域中。由于设计是制造的前提和保障，因此只有分析设计中存在的问题，找出解决的防范，才能提高夹具设计的质量。然而在车床切削加工夹具设计过程中主要存在的问题表现在：精度以及硬度问题。这两项内容是保证整个产品质量的关键因素。另外还需要重点考虑加工方法的选择、加工阶段、加工工序以及加工工序之间的组合等，详细分析以上问题，有助于提高设计的质量。

三、车床切削加工夹具设计的解决方法

目前，数控车床加工过程中仍然存在很多问题，这些问题严重制约着加工的工作水平，笔者通过上述介绍和研究，结合自身多年的工作经验，总结并归纳出一些解决方法，具体有以下几点：

1、车床切削加工夹具设计要求

车床切削加工夹具设计中要采用加工的原则具体分析，进一步提高加工的质量和水平，另外在加工方法中还需要选择合适的工艺水平。加工过程中要结合实际情况，最大限度的利用资源，保证产品节能减排，在提高质量的同时确保其精度，大大降低加工的误差，具体加工设计过程中要充分符合产品加工表面的几何精度，促使工件的参数符合标准。在车床切削加工夹具设计的初始阶段，要根据工件的要求，对零件的材料选择以及车床切削加工夹具相结合的标准具体进行。最后在生产车间中，具体的规模要在一定原则上符合企业的生产规模，提升企业的经济效益以及社会效益。

2、车床切削加工夹具设计的工序

为了促进车床切削加工夹具在设计过程中顺利实施，因此这就要求具体的加工工序要科学合理。安排好加工工序才能提高夹具设计的效率，然而在车床切削加工夹具设计中由于夹具的要求比较高，其合理性直接影响着加工工件的精度和质量。具体的工序要求，首先要了解车床切削加工夹具的生产工序，其中包含切削顺序，热处理以及相关的辅助工序等，在设计的同时要对这写工序合理安排，并将其统一处理。工序具体要求：（1）针对机械加工的安排。通常采用先进行表面的处理方式，在分清加工的主次程序，然后实施具体的加工。开始进行粗加工，对工件进行简单的处理，在进行细加工，以满足车床切削加工的质量。最后从面到点的精细加工，满足机械加工的基本条件，提高其精确度。（2）热处理安排。车床切削夹具设计过程中，对于工件进行机械加工工序之后要对其进行热处理。然而热处理在生产加工中属于对于工件的工艺路线位置的具体安排，零件的材料选取以及热处理。热处理实际上是在机械加工的基础上进行的再次加工。一般分为预热处理和最终热处理两种类型。最终的目的是改善加工的残余应力，减少生产加工中的应力，保证工件的合格性以及精确度。（3）对车床切削加工夹具设计的辅助工序设计研究，针对在辅助设计过程中存在的问题进行科学处理。其中辅助工序主要的目的是更好的处理加工后的工件，由于车床切削加工夹具的要求比较高，在处理过程中主要针对一些瑕疵以及棱边等进行处理。针对加工表面不平的地方进行处理，除此之外，检验工序在辅助工序设计中有着重要的作用，针对每一道工序进行检验，确保其质量合理。针对在车床切削加工过程中存在的质量问题进行研究，因此不仅要进行重加工以及再加工，还需要对零件进行全加工。保证检验工序的合理性，进一步提高生产加工的质量要求，提高零部件的精度。针对车床切削加工过程中夹具设计存在的问题进行研究，解决了产品的精确度以及硬度问题，在科学合理的工序以及加工工序组合中，有助于提高车床切削加工效率。

四、总结

综上所述，由于车床切削加工夹具设计作为机械制造过程中最主要内容之一，因此在夹具设计中要确保其精确的参数。在具体设计过程中要按照加工方法的原则具体实施，并且按照加工阶段以及加工工序及组合，真正做到机械加工工件的精确性。在完成机械加工之后对其进行热处理，确定工件的位置，然后进行再加工。最后完成辅助加工，处理好工件的后期工作，使得具体的参数指标符合要求，提高精确度。本文还对车床切削加工夹具设计过程中存在的问题进行总结归纳，并制定了具体的解决防范，为进一步提高机械制造业提供了重要依据，改善加工零部件的质量和效率，以高精度的工件来推动整个制造业的发展。

参考文献：

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[2]徐建華，薛林峰，黄建安，张少鹏.面向复杂形状工件加工的夹具系统的研究与设计[J].机械科学研究总院，2014（27）.

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