我公司在一種工件錐孔加工工藝改進時，為了提高錐孔加工工序加工精度及效率，加工設備由原來的通用機床加工升級為立式加工中心，加工工序由原來的多工序加工整合到一臺機床來完成。這樣需要對該工序加工夾具進行優化設計，針對工件加工特點，擬采用一種全新的夾緊定位方式，在保證加工精度和加工效率的同時，綜合考慮品種之間的快換性。

1.       工件的結構特點及工藝分析

圖1

圖1所示產品是一種汽車轉向節， 屬于異型零件， 錐孔相對于其他部位有位置要求， 本身精度要求較高， 大端尺寸φ（36±0.025）mm，涂色面積不低于75%。其錐孔加工內容包括:①銑錐孔大口端面。②預鉆錐孔底孔。③粗鉸錐孔。④半精鉸錐孔。⑤精鉸錐孔。⑥（數控轉臺翻轉180°）銑錐孔小口端面保證尺寸（50±0.25）mm等6個工步，加工工藝改進前，該加工內容由5臺設備分5個工序來進行，生產效率較低、人員占用較多，且加工精度穩定性差。為此擬采用加工中心對這5步加工內容一次裝夾加工完成。

2. 夾具設計思路

（1）由于加工設備采用立式加工中心，為了該工序加工的靈活性及自動化水平，采用數控轉臺加橋板的方式，夾緊方式采用液壓夾緊。

（2）根據工件的整體尺寸空間按同時加工兩件來設計，由于產品分左右，兩件同時放置可兼顧左右同時加工，以提高生產效率。

（3）根據工件加工設計基準來確定定位基準，在夾具設計時采用一種鎖緊彈套方式來對a 處基準進行定位夾緊，b 處平面基準采用定位盤方式。

（4）c 處基準采用插拔定位心軸加U形定位槽設計，避免和b 處定位基準產生定位干涉。適當提高工件主銷孔對稱度位置精度，盡可能縮小定位心軸與U形定位槽配合間隙，在進行角向定位的同時，承受錐孔加工鉆、鉸產生的切削載荷。在加工過程中工件受到的切削力較大，這種定位方式在保證定位精度的同時，對工件起到較好的支撐夾緊作用，有效防止了工件受力變形和自激振動，使切削過程平穩，達到較高的加工精度。

1.       夾具結構及各部件功能介紹

圖2

圖3

圖2、圖3所示為該夾具設計的實體三維圖和實體剖視圖，該夾具采用雙工位設計，同時裝夾兩個工件，夾緊定位采用液壓拉缸加鎖緊彈套設計，有效避免了轉角油缸壓爪對刀具加工路線產生的干涉。使用中具體安裝如圖4所示，其中U形定位卡槽在制作裝配時保證與定位心軸配合間隙為＋0.05~＋0.10mm、對稱度≤0.01mm，使該處配合在加工過程中對工件起到支撐定位作用，為了防止出現過定位現象，前道工序在加工時，保證工件c 基準與a 基準的對稱度≤0.04mm。鎖緊彈套起彈性定位、夾緊元件的作用，材質為65Mn，熱處理。

1.       工件 2.插拔式定位心軸 3.U形定位卡槽 4.橋板 5.定位盤 6.鎖緊彈套 7.液壓拉缸活塞 8.液壓拉缸缸體

圖 4

4. 夾具操作及動作流程

工件在放入夾具前，先將定位心軸穿入工件主銷孔中;然后將工件a 定位基準軸頸處放入鎖緊彈套中（由于液壓拉缸在原位處，這時鎖緊彈套處于回彈張開狀態），定位心軸定位端放入U形定位卡槽內，同時工件b 基準在自重作用下附緊定位盤;起動機床夾具鎖緊按鈕，液壓拉缸動作拉緊鎖緊彈套，由于彈套鎖緊時有自定心作用，對工件加工基準a起到定位夾緊作用，同時彈套鎖緊時的軸向運動，拉動工件緊緊貼在定位盤上，對工件起到定位夾緊作用。

5. 夾具使用及設計時應注意的問題

（1）前工序應當保證c 處定位基準孔的加工精度，確保定位心軸。

（ 2 ） 與c 基準孔的配合間隙，此處會影響工件周向定位精度。

（3）由于鎖緊彈套為開口設計， 在彈套上面應增加防塵蓋，防止加工過程中產生的切屑落入彈套開口中，致使彈套無法鎖緊，從而降低夾緊力和定位精度。

（4）液壓拉缸活塞直徑尺寸設計應進行拉緊力測算，拉緊力過大會將工件拉變形，拉緊力過小在加工過程中工件會產生松動，影響加工精度，嚴重時會對刀具產生損壞。

6. 結語

（1）此夾具設計結構簡潔，夾具制作簡單，后期維護方便。

（2）定位基準選擇準確，保證了錐孔的位置精度。

（3）夾具夾持力穩定，工件支撐合理，減少了加工過程中的變形和振動。

（4）同類工件產品切換快捷，有效避免了轉角油缸壓爪對工件或刀路產生的干涉。自夾具應用于批量工件生產以來，運行較為穩定，此夾具的設計理念對產品其他工序有一定的啟發作用。