我公司在一种工件锥孔加工工艺改进时，为了提高锥孔加工工序加工精度及效率，加工设备由原来的通用机床加工升级为立式加工中心，加工工序由原来的多工序加工整合到一台机床来完成。这样需要对该工序加工夹具进行优化设计，针对工件加工特点，拟采用一种全新的夹紧定位方式，在保证加工精度和加工效率的同时，综合考虑品种之间的快换性。

1.       工件的结构特点及工艺分析

图1

图1所示产品是一种汽车转向节， 属于异型零件， 锥孔相对于其他部位有位置要求， 本身精度要求较高， 大端尺寸φ（36±0.025）mm，涂色面积不低于75%。其锥孔加工内容包括:①铣锥孔大口端面。②预钻锥孔底孔。③粗铰锥孔。④半精铰锥孔。⑤精铰锥孔。⑥（数控转台翻转180°）铣锥孔小口端面保证尺寸（50±0.25）mm等6个工步，加工工艺改进前，该加工内容由5台设备分5个工序来进行，生产效率较低、人员占用较多，且加工精度稳定性差。为此拟采用加工中心对这5步加工内容一次装夹加工完成。

2. 夹具设计思路

（1）由于加工设备采用立式加工中心，为了该工序加工的灵活性及自动化水平，采用数控转台加桥板的方式，夹紧方式采用液压夹紧。

（2）根据工件的整体尺寸空间按同时加工两件来设计，由于产品分左右，两件同时放置可兼顾左右同时加工，以提高生产效率。

（3）根据工件加工设计基准来确定定位基准，在夹具设计时采用一种锁紧弹套方式来对a 处基准进行定位夹紧，b 处平面基准采用定位盘方式。

（4）c 处基准采用插拔定位心轴加U形定位槽设计，避免和b 处定位基准产生定位干涉。适当提高工件主销孔对称度位置精度，尽可能缩小定位心轴与U形定位槽配合间隙，在进行角向定位的同时，承受锥孔加工钻、铰产生的切削载荷。在加工过程中工件受到的切削力较大，这种定位方式在保证定位精度的同时，对工件起到较好的支撑夹紧作用，有效防止了工件受力变形和自激振动，使切削过程平稳，达到较高的加工精度。

1.       夹具结构及各部件功能介绍

图2

图3

图2、图3所示为该夹具设计的实体三维图和实体剖视图，该夹具采用双工位设计，同时装夹两个工件，夹紧定位采用液压拉缸加锁紧弹套设计，有效避免了转角油缸压爪对刀具加工路线产生的干涉。使用中具体安装如图4所示，其中U形定位卡槽在制作装配时保证与定位心轴配合间隙为＋0.05~＋0.10mm、对称度≤0.01mm，使该处配合在加工过程中对工件起到支撑定位作用，为了防止出现过定位现象，前道工序在加工时，保证工件c 基准与a 基准的对称度≤0.04mm。锁紧弹套起弹性定位、夹紧元件的作用，材质为65Mn，热处理。

1.       工件 2.插拔式定位心轴 3.U形定位卡槽 4.桥板 5.定位盘 6.锁紧弹套 7.液压拉缸活塞 8.液压拉缸缸体

图 4

4. 夹具操作及动作流程

工件在放入夹具前，先将定位心轴穿入工件主销孔中;然后将工件a 定位基准轴颈处放入锁紧弹套中（由于液压拉缸在原位处，这时锁紧弹套处于回弹张开状态），定位心轴定位端放入U形定位卡槽内，同时工件b 基准在自重作用下附紧定位盘;起动机床夹具锁紧按钮，液压拉缸动作拉紧锁紧弹套，由于弹套锁紧时有自定心作用，对工件加工基准a起到定位夹紧作用，同时弹套锁紧时的轴向运动，拉动工件紧紧贴在定位盘上，对工件起到定位夹紧作用。

5. 夹具使用及设计时应注意的问题

（1）前工序应当保证c 处定位基准孔的加工精度，确保定位心轴。

（ 2 ） 与c 基准孔的配合间隙，此处会影响工件周向定位精度。

（3）由于锁紧弹套为开口设计， 在弹套上面应增加防尘盖，防止加工过程中产生的切屑落入弹套开口中，致使弹套无法锁紧，从而降低夹紧力和定位精度。

（4）液压拉缸活塞直径尺寸设计应进行拉紧力测算，拉紧力过大会将工件拉变形，拉紧力过小在加工过程中工件会产生松动，影响加工精度，严重时会对刀具产生损坏。

6. 结语

（1）此夹具设计结构简洁，夹具制作简单，后期维护方便。

（2）定位基准选择准确，保证了锥孔的位置精度。

（3）夹具夹持力稳定，工件支撑合理，减少了加工过程中的变形和振动。

（4）同类工件产品切换快捷，有效避免了转角油缸压爪对工件或刀路产生的干涉。自夹具应用于批量工件生产以来，运行较为稳定，此夹具的设计理念对产品其他工序有一定的启发作用。