作者：高 博1 蓋 文2
單位：海軍駐興平地區軍事代表室1
陝西柴油機重工有限公司 2
來源：《金屬加工（冷加工）》雜誌
在產品加工過程中，經常會遇到一些細長軸類零件，根據設計要求加工多個鍵槽，這些鍵槽尺寸、幾何公差要求較嚴，各鍵槽間、鍵槽與定位基準孔間有著較嚴的角位要求，用普通的劃線方法難以保證。同時細長軸類零件剛性差，裝夾後零件易變形，裝夾困難， 在分度頭上無法裝夾，由於分度頭也存在一定的定位及傳動間隙，對於一些精度較高的零件，難以保證加工要求。通常此類零件加工需要在一些專用數控工具機上加工，在批量不大的情況下，專門購買設備加工會使加工成本提高，經濟效益降低。為此，通過設計應用專用夾具，可在普通銑床上實現此類零件的加工，降低製造成本，提高經濟效益。
零件技術難點分析
以某柴油機凸輪軸為例，該零件總長為2 452mm，直徑為125m5， 長徑比達到19.6，屬細長軸類零件。零件要求在外圓上加工6個鍵槽，鍵槽寬度尺寸為32p9，鍵槽間存在一定夾角，各鍵槽間角度偏差要求不大於±15′，並與裝配基準孔φ 10H7的角度偏差不大於±15′，相對於凸輪軸外圓的對稱度不大於0.03mm。其結構簡圖如圖1所示。
圖1 某柴油機凸輪軸結構簡圖
由以上結構分析可知該零件鍵槽加工過程中存在以下技術難點：①鍵槽間的角度偏差±15′及與裝配基準孔φ 10H7的角度偏差不大於±15′要求較高，利用一般的對線、分度頭等加工方法難以保證。②鍵槽相對於凸輪軸外圓的對稱度不大於0.03mm，由於零件屬細長軸，剛性裝夾過程存在裝夾變形，難以保證。
通過進行結構分析和加工工藝方案研究，結合加工設備的具體結構，設計了角位分度夾具、零件定位夾具和對刀塊等夾具，保證了零件的技術要求。
夾具設計
角位分度夾具。為了保證零件鍵槽間及與裝配基準孔φ 10H7的角度偏差，設計的角位分度夾具，結構如圖2所示。該工裝通過菱形定位銷，以零件的一端定位凸臺及裝配基準孔φ 10H7為基準定位，根據零件的角度，設計了銑鍵槽的六方分度盤，分度盤各六方面間角度為60°±2′，在加工零件鍵槽過程中，通過螺栓、墊圈和螺母將零件與六方分度盤緊固在一起，工具機主軸始終保持水平不動，通過旋轉找正六方分度盤上的六個平面在水平方向跳度不大於0.03mm，保證零件的精確旋轉定位，從而保證各鍵槽間的角度公差要求。
圖2 角位分度夾具
1.六方分度盤 2.螺栓 3.墊圈 4.螺母 5.菱形定位銷
定位夾具（見圖3）。由於該零件為細長軸，剛性較差，零件由於自重易發生自然彎曲，影響鍵槽加工精度。為此設計了V形塊來解決該問題。在零件加工過程中根據零件長度選擇合理的V形塊的數量，加工時通過找正樣棒，先將V形塊中心找正在一條直線上，使各V形塊中心偏差不大於0.015mm，找正後壓緊V形塊。然後再將零件裝夾到V形塊上，通過壓板壓緊零件，實現零件的精確定位裝夾。
圖3 定位夾具
1.壓板 2.樣棒 3.V形塊
銑鍵槽對刀塊（見圖4）。在零件加工過程中，為了提高加工效率，降低加工難度，設計了銑鍵槽對刀塊，保證鍵槽的對稱度要求。加工過程中將兩個鉸接在一起的V形塊裝夾在零件外圓上，找平對刀面後，將鍵槽銑刀裝入主軸，通過塞尺校驗，保證鍵槽銑刀中心與對刀槽中心重合偏差不大於0.01mm，從而保證加工出的鍵槽對稱度偏差滿足設計要求。
圖4 銑鍵槽對刀塊
加工方法
在加工過程中，首先找正定位夾具的各V形塊中心，偏差不大於0.015mm。壓緊V形塊後，裝夾零件，檢查零件側母線，確保零件未發生彎曲變形。利用銑鍵槽對刀塊調整工具機主軸使之與φ 125m5外圓軸線同心。然後將分度夾具裝夾在零件法蘭盤端，並用零件的φ 65h6及φ 10H7銷孔定位， 找平六方分度盤上的平面，要求100mm內跳動差不大於0.05mm，壓緊零件後銑鍵槽（見圖1，6個鍵槽自左至右依次排序①～⑥）①、②，鬆開零件，工件旋轉60°，找平六方分度盤，壓緊零件，對正工具機主軸與零件主軸後，銑鍵槽④，隨後按以上步驟依次加工鍵槽③⑤⑥。按以上加工步驟加工完零件後，經過檢驗零件完全滿足設計要求。
結語
通過設計、應用專用的工裝夾具，可在普通鍵槽銑床上實現大型細長軸零件多角位鍵槽的高效精密加工，在保證零件加工精度的前提下，節約生產成本，提高加工效率。應用前景較好，可全面推廣。
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