电机轴数控加工的工艺分析和夹具设计

宋亮

摘 要：本文中主要介绍了在数控生产过程中，以130转轴为主的电机轴加工，在具体生产加工方面需要掌握相应的加工工艺，同时进一步阐述了装夹方案，以及在进行夹具设计过程中主要应用的方法。在生产过程中，最常见的问题就是重复性的进行刀拆卸装夹，由此造成加工时间的延长，产生了较大的误差，所以本文对这一问题进行了解决，保证生产加工效率的进一步提升。同时也能为企业经济效益的提高作出重要的贡献。希望通过本文的论述能够对相关工作人员具有一定的帮助，促进电机轴数控加工工艺的进一步发展。

关键词：数控车床；电机轴130转轴；批量加工；夹具设计

数控加工工艺在生产过程中是一项主要的加工工艺，在具体内容方面，涉及了选择合适的数控机床进行加工生产，并且对工序内容予以进一步的确定。所以在当前的电机轴数控加工中具有十分重要的作用。通常情况下，数控加工工艺按照零件装夹定位以及加工部位的不同具有不同的划分结果，所以为了进一步提高数控加工的工艺效果，本文以130转轴的电机轴加工为例，并且展开了详尽的阐述。同时还进一步对夹具进行了设计，在本文的论述下，将会对今后的加工生产具有重要的意义。

1 工艺分析

以图1为例，该电机轴为130转轴，外圆的直径有四种类型，分别是22mm、25mm、31mm以及35mm，在左右两端分别设有一个圆角以及一个螺纹孔。经过计算可知整个零件的总长度为197.1mm，并且外圆的粗糙度为Ra0.8，所以如果在相关要求的前提下，如果机床的加工不能满足这一标准，那么就要在磨床上进行进一步的打磨，直到符合机床加工的要求。但是需要注意的是在外圆的边缘部分，还要预留出一部分的余量，大约是0.5mm，这样才能保证最终符合加工的要求。

在进行加工的过程中，需要严格遵循工序的要求，需要按照以下几道工序进行加工。首先，将直径为22mm的外圆夹住，然后加工外圆，将端面磨平，在加工的过程中同时在内孔中放入中M5的螺纹。其次，进行装夹的工序。将直径为25mm的外圆夹住，然后与上述工序一致，加工外圆，将端面磨平。第三个步骤是夹住直径为35mm的外圆，运用一夹一顶的方式，在车床上使用车刀将外圆表面不需要的材料去除，切为R1圆弧，去除零件在加工时产生的倒刺，并且切除沟槽。最后一道工序是要将直径为25mm的外圆夹起，依然运用一夹一顶的方式，去除外圆表面不必要的材料，制成锥面，进而将加工材料中表面的倒刺清除掉，最后再同上述的工序一样，切除沟槽。在当前的加工生产中，需要满足批量加工生产的要求，所以上述提到的四项工序主要是采用四台数控机床完成的。与此同时，为了进一步满足设计的要求，还应该对夹具进行重新设计，以确保加工的质量。

2 电机轴130转轴装夹方案的分析

本文主要提出了几种不同的方案。首先提出的一种方案是直接进行装夹处理。在这一方案中，应该先将工件表面与卡盘进行直接接触，但是这样做会对工件的表面产生一定影响，不能保证工件表面的整洁性与光洁度。因此在进行第一道工序时，应该使用手动的方式进行处理，分别是钻中心孔、钻孔以及攻丝。在这一过程中，还要进一步对时间予以校正，以确保其精准性。有时在钻孔的过程中，还容易出现中工件中心偏移的状况，此时就会对钻头造成不良的损坏，同时方案1所花费的成本较高，工作效率也相对低下，不能确保尺寸的准确性。而在进行第二道工序加工的过程中，采用刀具定位的方式会造成端面不平整的现象，这样所加工出来的工件尺寸就会不准确，同时也浪费了大量的时间进行重新校正，也具有成本过高并且效率较低的现象。

采用方案2是运用夹具进行装夹处理，在进行第一道工序时，首先要将夹具固定在刀架上，并且采用编程的方式进一步确定中心钻、丝锥以及钻头的具体走刀位置，这种方式不需要重新对尺寸进行校正或者重新使用刀具进行改动，这样一来，大大降低了生产过程中所需要的时间，生产效率也得到了极大的改进。在第二道工序的生产加工中，主要是在主轴筒的内孔中安装夹具，确保工件轴向定位的准确性。这样就能进一步提升工件的装夹方式，使其变得更加简便，有效的促进加工效率的提升。同时在经济效益方面也得到了改善。

3 电机轴130转轴夹具的设计

3.1 夹具一的制作

将方块放在铣床上铣一个平面，再把方块装到刀架上，用百分表在方块一侧面滑动，慢慢敲打方块，直到百分表的跳动范围小于0.1mm，并将其压紧。把中心钻装在主轴上，启动主轴，手动把刀架移近中心钻，在方块的面上钻一个中心孔。停主轴，拆卸中心钻，并装上钻头，启动主轴，手动把刀架移近钻头，在方块的面上钻一通孔。用此方法可以加工出丝锥夹具、钻头夹具和中心钻夹具如图2、图3、图4。

3.2 夹具二的制作

把车床上的卡盘拆卸下来，用带表游标卡尺测量主轴筒的孔径，根据孔径查莫氏锥度表，找出其锥度比。确定大端的尺寸及工件的长度，根据锥度比计算出小端的尺寸。根据已知尺寸画出简图，加工出夹具。

4 工件加工的步聚

4.1 第一道工序

夹住φ22mm的外圆，车外圆、平端面，加工φ4.2mm、φ5.3mm内孔并攻M5螺纹。（1）把毛坯放进主轴筒里，循环启动，调用45°机夹刀，把刀架移到X13Z0.6处，再把工件伸出来，使工件的端面接触刀尖，并把工件夹紧。（2）用45°机夹刀把毛坯的外圆切到35mm，切的长度为3mm，再平一下端面。（3）选用A4的中心钻钻中心孔，深度为2.4mm。（4）选用B2的中心钻钻120°的锥面，保证锥面的直径为8.7～8.8mm。（5）用准5.3的钻头钻深为4mm的孔，保证孔径为5.3mm。（6）用准4.2钻头钻深为16mm的孔。（7）用M5丝锥攻丝。

4.2 第二道工序

调头装夹，夹住准25mm外圆，车外圆、平端面，保证197mm长度，加工60°锥面，宽度为5.7mm。

（1）调头装夹，把第一工序所加工出来的工件塞进去，使夹具的端面与工件的端面定位完全接触，并把工件夹紧，加工右端面，控制好工件的总长，按已加工面找正，打右端中心孔。（2）循环启动，调用90°外圆刀把毛坯的外圆切削到准35mm，切削的长度为15mm。（3）调用45°YT15外圆刀粗切工件的端面，留0.9mm余量。（4）调用45°机夹刀精车工件的端面，使端面的粗糙度达到Ra0.8。（5）调用A2.5中心钻钻一中心孔，保证孔径为5.7mm。

结束语

采取的电机轴130转轴批量加工工艺编排设计，批量生产零件1万件以上，产品合格率99.9%。实践证明，该工艺编排及工序分配合理，夹具设计正确，在电机轴130转轴批量生产中解决了重复对刀拆卸装夹而导致加工时间长、误差大等诸多问题，提高了生产效率，取得了良好的经济效益。■

参考文献

[1]李延平，张喜群，王耀武，梁齐.新一代夹具的发展与应用[J].机械工人.冷加工，2006（6）.

[2]董玉明，杨洪玉.夹具设计中常见的问题[J].机械工人.冷加工，2005（1）.

[3]肖春芳.配置配合在夹具设计与制造中的应用[J].长沙航空职业技术学院学报，2005（1）.