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细长轴多角位键槽加工夹具设计

细长轴多角位键槽加工夹具设计

在产品加工过程中，经常会遇到一些细长轴类零件，根据设计要求加工多个键槽，这些键槽尺寸、几何公差要求较严，各键槽间、键槽与定位基准孔间有着较严的角位要求，用普通的划线方法难以保证。同时细长轴类零件刚性差，装夹后零件易变形，装夹困难， 在分度头上无法装夹，由于分度头也存在一定的定位及传动间隙，对于一些精度较高的零件，难以保证加工要求。通常此类零件加工需要在一些***数控机床上加工，在批量不大的情况下，专门购买设备加工会使加工成本提高，经济效益降低。为此，通过设计应用***夹具，可在普通铣床上实现此类零件的加工，降低制造成本，提高经济效益。

零件技术难点分析

以某柴油机凸轮轴为例，该零件总长为2 452mm，直径为125m5， 长径比达到19.6，属细长轴类零件。零件要求在外圆上加工6个键槽，键槽宽度尺寸为32p9，键槽间存在一定夹角，各键槽间角度偏差要求不大于±15′，并与装配基准孔φ 10H7的角度偏差不大于±15′，相对于凸轮轴外圆的对称度不大于0.03mm。其结构简图如图1所示。

图1　某柴油机凸轮轴结构简图

由以上结构分析可知该零件键槽加工过程中存在以下技术难点：①键槽间的角度偏差±15′及与装配基准孔φ 10H7的角度偏差不大于±15′要求较高，利用一般的对线、分度头等加工方法难以保证。②键槽相对于凸轮轴外圆的对称度不大于0.03mm，由于零件属细长轴，刚性装夹过程存在装夹变形，难以保证。

通过进行结构分析和加工工艺方案研究，结合加工设备的具体结构，设计了角位分度夹具、零件定位夹具和对刀块等夹具，保证了零件的技术要求。

夹具设计

角位分度夹具。为了保证零件键槽间及与装配基准孔φ 10H7的角度偏差，设计的角位分度夹具，结构如图2所示。该工装通过菱形定位销，以零件的一端定位凸台及装配基准孔φ 10H7为基准定位，根据零件的角度，设计了铣键槽的六方分度盘，分度盘各六方面间角度为60°±2′，在加工零件键槽过程中，通过螺栓、垫圈和螺母将零件与六方分度盘紧固在一起，机床主轴始终保持水平不动，通过旋转找正六方分度盘上的六个平面在水平方向跳度不大于0.03mm，保证零件的旋转定位，从而保证各键槽间的角度公差要求。

图2　角位分度夹具

1.六方分度盘 2.螺栓 3.垫圈 4.螺母 5.菱形定位销

定位夹具（见图3）。由于该零件为细长轴，刚性较差，零件由于自重易发生自然弯曲，影响键槽加工精度。为此设计了V形块来解决该问题。在零件加工过程中根据零件长度选择合理的V形块的数量，加工时通过找正样棒，先将V形块中心找正在一条直线上，使各V形块中心偏差不大于0.015mm，找正后压紧V形块。然后再将零件装夹到V形块上，通过压板压紧零件，实现零件的装夹。

图3　定位夹具

1.压板 2.样棒 3.V形块

铣键槽对刀块（见图4）。在零件加工过程中，为了提高加工效率，降低加工难度，设计了铣键槽对刀块，保证键槽的对称度要求。加工过程中将两个铰接在一起的V形块装夹在零件外圆上，找平对刀面后，将键槽铣刀装入主轴，通过塞尺校验，保证键槽铣刀中心与对刀槽中心重合偏差不大于0.01mm，从而保证加工出的键槽对称度偏差满足设计要求。

图4　铣键槽对刀块

加工方法

在加工过程中，首先找正定位夹具的各V形块中心，偏差不大于0.015mm。压紧V形块后，装夹零件，检查零件侧母线，确保零件未发生弯曲变形。利用铣键槽对刀块调整机床主轴使之与φ 125m5外圆轴线同心。然后将分度夹具装夹在零件法兰盘端，并用零件的φ 65h6及φ 10H7销孔定位， 找平六方分度盘上的平面，要求100mm内跳动差不大于0.05mm，压紧零件后铣键槽（见图1，6个键槽自左至右依次排序①～⑥）①、②，松开零件，工件旋转60°，找平六方分度盘，压紧零件，对正机床主轴与零件主轴后，铣键槽④，随后按以上步骤依次加工键槽③⑤⑥。按以上加工步骤加工完零件后，经过检验零件完全满足设计要求。

结语

通过设计、应用***的工装夹具，可在普通键槽铣床上实现大型细长轴零件多角位键槽的***精密加工，在保证零件加工精度的前提下，节约生产成本，提高加工效率。应用前景较好，可***推广。

机械，模具加工常用金属材料及其特性

机械 ，模具加工常用金属材料及其特性

11、SKD11——耐性铬钢

日本日立株式出产.在技术上改进钢中的铸造安排,细化了晶粒.较Cr12mov的耐性和耐磨性有所提高.延长了模具的运用寿数.

12、D2——高碳高铬冷作钢

美国产.具有高的淬透性,淬硬性,耐磨性,高温抗痒化功能好,淬火和抛光后抗锈蚀才能好,热处理变形小,宜制作各种要求高精度,长寿数的冷作模具,刀具和量具,例如拉伸模,冷挤压模,冷剪切刀等。

13、SKD11(SLD)——不变形耐性高铬钢

日本日立株式出产.因为钢中MO,V含量添加,改进钢中的铸造安排,细化了晶粒,改进了碳化物描摹,因而此钢的强耐性(抗弯强度,挠度,冲击韧度等)比SKD1,D2高,耐磨性也有所添加,并且具有更高的耐回火性.实践证明此钢模具寿数比Cr12mov有所提高.常制作要求高的模具,如拉伸模,冲击砂轮片的模等。

14、DC53——高耐性高铬钢

日本大同株式出产.热处理硬度高于SKD11.高温(520-530)回火后可达62-63HRC高硬度,在强度和耐磨性方面DC53超过SKD11.耐性是SKD11的两倍.DC53的耐性在冷作模具制作很少呈现裂纹和龟裂.大大提高了运用寿数.残余应力小.经高温回头削减残余应力.因为线切割加工后的裂痕和变形得到按捺.切削性和研磨性超过SKD11.用于精细冲压模,冷锻,深拉模等.

15、SKH-9——耐磨性,耐性大的通用高速钢

日本日立株式出产.用于冷锻模,切条机,钻头,铰刀,冲头号。

16、ASP-23——粉末冶金高速钢

瑞典产.碳化物散布极均匀,耐磨损,高耐性,易加工,热处理尺度稳定.用于冲头,深拉伸模,钻模,铣刀和剪切刀片等各类长寿数之切削东西。

17、P20——一般要求的巨细塑胶模具

美国产.可电蚀操作.出厂状态预硬HB270-300.淬火硬度HRC52。

18、718——高要求的巨细塑胶模具

瑞典产.尤其电蚀操作. 出厂状态预硬HB290-330. 淬火硬度HRC52

19、Nak80——高镜面,高精度塑胶模具

日本大同株式产. 出厂状态预硬HB370-400.淬火硬度HRC52

20、S136——防腐蚀及需镜面抛光塑胶模具

瑞典产. 出厂状态预硬HB＜215.淬火硬度HRC52。

21、H13——一般常用压铸模

用于铝,锌,镁及合金压铸.热冲压模,铝挤压模,

22、SKD61——高及压铸模

日本日立株式产,经电碴重溶技术,在运用寿数上比H13有明显的提高. 热冲压模,铝挤压模,

23、8407——高及压铸模

瑞典产. 热冲压模,铝挤压模。

24、FDAC——添加了硫加强其易削性

出厂预硬硬度338-42HRC,可直接进行刻雕加工, 无须淬火,回火处理.用于小批量模,简易模,各种树脂制品,滑动零部件,交期短的模具零件.拉链模,眼镜框模。

铣刀学徒浅学三个月

铣刀学徒浅学三个月

1、主轴转速N（r/min）由所用铣刀切削速度Vc(m/min)和铣刀的直径D(mm)断定；工作台进给速度F(mm/min)由所用铣刀齿数Z、铣刀每分钟转速N、每齿进给量Fz断定。

2、上述参数仅供一般情况参考，实际参数需根据具体情况调整，比方：遇到HRB≈60的软铝则应该大幅减小上述参数，并使用逆铣加工以防回弹。实际碰到了建议热处理，很难切。

3、其他特别的刀具不一一列举了

3、其他：

1、加工铝件蕞大的问题仍是在于切削时的排屑和切削后的变形问题，排屑问题正确选用刀具、切削液和切削工艺基本就能避免，变形问题比较复杂，想学UG编程，在QQ群565120797可以帮助你提升。一般减小加工振荡、粗加工后加消除内应力工序消除内应力来缓解。

2、金属切削工艺涉及的环节和需要考虑的要素颇多，很多问题并不能一语概括，感兴趣的可以私信我做针对性的沟通和学习。

***终：以上仅为个人见解，仅供参考学习，不对任何后果担任，谢谢！