摘 要：文章分析了偏心直角圆锥管车削夹具原来的装夹加工方法，经过分析后重新改进夹具结构，使这直角圆锥管加工的效率提高了2倍，降低了生产成本。该夹具结构模式对该类零件的加工具有参考价值。
关键词：直角圆锥；偏心管；薄壁工件
我单位是一所中等职业技术学校。办学三十年来，主要为社会培养工业与财务管理等各方面人才。办学多年来，学校的规模日渐扩大，各方面的设备已渐渐增多与完善，现已成为广东省示范职业教学基地之一。为了更好提高教师水平，更好地陪养好学生，学校会利用假期时间和外面一些企业联系，进行一些有意义有加工工作。
2004年7月，学校车间受东洋不锈钢公司委托，进行一系列偏心直角圆锥管制品的加工（制品材料为0Cr18Ni9型号不锈钢）。制品尺寸如图1所示。
该类零件主要用于卫生管道安装中大管道与小管道在水平连接中，不允许有积液现象产生的高要求安装场合下使用的一个关键连接件，应用比较广泛，需求量较大。
由于其偏心直角圆锥管已由厂家采用φ57×2mm管材做坯料，经过挤压工件由圆管成形为偏心直角圆锥管。成形后工件小端壁厚由原2mm变为2.3mm，大小端长度加工余量较多（大小端各5mm）。为了使工件符合图纸尺寸要对工件进行切削加工，要进行加工先分析其加工工艺，相对而言用车床加工较其它方法有效率较高和成本较低的特点。
但是由图1可以看到工件为薄壁工件，而且是偏心工件，在车床加工有一定的难度。
难点1：零件经挤压成形后，形状奇特，是一个偏心距为6.35mm的偏心圆锥薄壁管，大小端面不平整。
难点2：该工件为薄壁偏心圆锥工件，薄壁工件加工时在夹紧力作用下容易变形，车削加工时在切削力作用下容易产生振动和变形，影响工件的尺寸精度和形位精度。另外，偏心工件加工的统一性和偏心精度难以保证。
难点3：该工件的形位精度较高，侧母线与两端面的垂直度不超过0.2mm，两端面的平行度不超过０.1mm，形位精度的保证相当困难。
难点4：该工件为挤压成形件，垂直于两端面的侧母线不明显，难以确定；大小两端和偏心圆锥的连接线较模糊，使工件大小端直身段长度尺寸不易控制，同时小端收缩后，小端壁厚由原2mm变为2.3mm，比图纸要求的1.5mm厚了0.8mm，要车床切削方法加工到符合图纸尺寸，加工找正相当困难。
通过对工件加工要求的分析，如用常规装夹方法，难以保证工件尺寸精度、形位精度的准确及一致性。为使工件能顺利加工，车间老师们设计制作了一套夹具，可以在三爪自定心卡盘上安装加工。
夹具设计符合薄壁工件装夹原则：采用轴向夹紧力夹紧，分三个工序对工件加工。先加工大端，再加工小端，最后加工小端内孔。
工序1．车削大端面时用心轴以工件内偏心锥孔作为定位基准，用一夹一顶的装夹方法车削大端面，其装夹加工示意图如图2所示。工件用偏心圆锥心轴定位时，工件与心轴间无间隙，定位精度高，心轴限制了工件的z，y，x六个自由度。
其不足之处是:采用芯轴一夹一顶方法加工，由于零件的圆锥角大于7°自锁角，需要用尾顶作轴向夹紧力，但是零件小端面不平整，与卡爪端面形成点接触，在切削力作用容易造成工件返松打滑，令到侧母线与大端面垂直度超差，车削大端是偏心车削，长度加工量较大。
当工件大端绕车床主轴中心线旋转时，车床主轴中心线与工件大端是偏心的，增大了车削面积（如图2左图示）。用径向方法车削时，由于是断续切削容易引起振动和扎刀；用轴向车削时，则切削深度较大为14.7mm，切削力大，容易振动和变形，生产效率低。由于零件是挤压成形，大端与偏心圆锥连接线不明显，大端的长度尺寸测量困难，尺寸难控制。批量制品的形状及尺寸一致性较难保证。
工序2．车削小端面以大端面为定位基准，用螺母轴向压紧工件偏心圆锥外表面。螺杆端面可以限制了工件x轴的平行移动自由度，y和z轴的旋转自由度，螺母即可限制工件y,z,x轴平行移动自由度。车削时小端轴线与车床轴线是偏心的，切削力大，车削困难，效率低。而且只可以加工端面不可以加工内孔。其装夹加工示意图如图3所示：
本文关键字：夹具 机床，应用领域 - 机床
