农业机械仪表小轴径零件加工方案的改进

摘 要：本文主要针对农用设备仪表中小轴径零件在沈阳机床CM125A精密车床加工过程中存在的问题进行分析，并给出改进方案。

关键词：农业机械仪表； 小轴径零件 ；改进

笔者利用寒暑假到农业机械厂进行实习进修。该厂主要生产农业机械仪表配件。农业机械用仪器是农业机械科学实验和作业流程中用于观测、测量、检测、计量、控制，以及显示、记录、分析与处理的仪器、仪表或仪器系统。我所在的实习车间主要负责农业机械仪表表头细长轴部分生产。在生产中，我们发现一些小轴径零件的报废率较高，主要原因是夹具产生较大误差，导致生产出的工件不达标，针对这些问题采取了相应的改进措施。

一、零件问题的提出

农业机械仪表的表头部分有锅轮、锅杆、齿轮轴等零件，最大轴径6.22毫米，最小轴径1.5毫米，最小公差0.008毫米，粗糙度都在以下，全部采用1Gr18 Ni9 Ti〉不锈钢。当时车间只有三台沈阳产CM125A精密车床是比较好的，在设备上我们远不及美国、日本厂，但我们有一支过硬的车工队伍，对不锈钢的切削加工有较丰富的经验。当第一批（十套）试产工件完成后，送质检部门，有30%长度超差成为废品，是因定位基准不能与测量基准统一。余下送装配，又有50%以上径向跳动太大而不能装配（当时检测部门不作径向跳动测试），是因用三爪卡盘装夹作调头加工。此后，我们便开始研究此问题。

二、讨论零件问题

轴向定位，提高同轴度是问题所在。车间里组成专题讨论小组，提出多条技改意见，我们共同讨论，从中作可行论证，对不合理方案并逐一否决。其中我们小组的目标是要工件径向跳动降低0.05毫米。最终我们把问题集中在三爪卡盘产生的误差。

三爪卡盘存在两个误差，一个是制造积累误差，另一个是安装积累误差。如何在结构、安装上解决这两个问题，我想到了锥面，其同轴精度较好，如能利用锥面的配合装夹工件。此时，针对误差我们设计出一种专业的夹具，名为锥面弹簧夹具。

三、问题的解决方案

1.锥面弹簧夹具的结构

机床是工作母机，理论上说精度应高于所加工的工件。

但是出现误差就说明机床的夹具部分出现了问题，必须通过设计专业专用夹具来减少误差。专业夹具必须解决积累误差的影响，以保证工件的质量，但排除积累误差是机械精加工业的瓶颈。为此，我们定下三项加工要求：

（1）工件装夹后的中心线保证在机床主轴的中心线上。

（2）轴向定位基准必须与测量基准一致。

（3）结构简单，减小积累误差。

锥面弹簧夹具由：胎具、夹套、定位螺杆、弹簧、螺母、拉杆、紧固板手组成。夹具的结构组成如图1所。

2.装配与定位基准

胎具的外锥面与车床的主轴锥孔配合，由定位螺杆、拉杆拉紧，在主轴和胎具上做记号，作下次安装的定位点。胎具的内锥孔与夹套的外锥面配合，装上工件后由螺母锁紧，工件的轴向测量基准面与定位螺杆的端面接触作为轴向定位。工件安装时伸出部分由定位螺杆进行调节所需长度。在大拖板上找一点作为百分表的触点，进行轴向对刀定位。工件加工完成后松开螺母，由弹簧弹出夹套，取出工件，然后作第二次装夹。操作符合要求。

3.材料的合理选择

50#钢是优质碳素钢，机械性能稳定，是加工重要机械零件的选用材料，通过调质处理，削除内应力，减小变形，能得到较好的强度和韧性。为防止长时使用出现磨损和塑性变形，产生过大的径向跳动，严重影响同轴度。

如图2所示：

当孔和轴的配合是最小间隙，c 是最大值，夹口是线接触，两条中心线重叠，状态最佳。

当孔和轴的配合是最大间隙，c 是最大值，夹口是线接触，两条中心线重叠，状态次之。

当孔和轴的配合是最大间隙，夹口产生塑性变形，夹口是点接触，C的长度减少，C的长度增加，在车削中受径向力影响工件产生倾斜，此时两条中心线相交，径向跳动最大，状态最差。

由此可见，孔和轴的配合间隙和夹套的质量至关重要。因轴存在公差，间隙无法完全消除，必须选用优质材料以保证夹具的寿命。

4.夹具加工工艺

根据三项基本要求第一条，夹具是保证工件、主轴的中心线一致的手段，工艺要求较高。

加工步驟如下：

（1）粗车留0.3～0.4毫米余量（根据需要留夹位），螺母紧固板手一次加工完成，一起送调质处理。拉杆车好备用，夹套数量根据工件规格数量而定。

（2）精车胎具内孔定位面18，内螺纹M18 1.5，4号莫氏外圆锥，要求一次装夹完成，外锥面要求作综合测量，着色要薄，与车床主轴锥孔接触面积达98%以上。

（3）精车夹套外圆22，内圆18，外圆锥42，在铣床上铣槽，留0.2～0.3mm余量，让精车夹口6内圆时是连续切削加工面。

（4）精车定位螺杆，要求一次装夹完成，保证2孔与16的同轴度一致，2孔的下偏差应尽可能接近工件轴的上偏差，以减小间隙。

（5）拆下机床卡盘，用煤油严格清洁车床主轴锥孔，装上胎具，定位螺杆，用拉杆拉紧，车削胎具外螺纹M48 2，完成后再次收紧拉杆，然后精车内孔22和内锥孔42，用夹套锥面作综合测量，着色要薄，确保锥面接触精度。

（6）装上夹套用螺母锁紧，精车夹面孔6，要确保圆柱度要求。然后用手工锯开铣槽，去毛刺。

四、生产实践总结

由于前期准备充分，问题考虑较为周到。在现场生产效果较好，一次试车便获成功。工件完成第一工序后用煤油清洁工件测试径向跳动，都控制在0.01毫米左右。轴向定位较为稳定。成功降低0.05毫米径向跳动的目标，提高了生产率，减轻了劳动强度。产品送质检后马上装配，100%获得通过。为厂争取了时间，保证了产品的质量，后来表头轴类的径向跳动检测成为厂里的免检工序。我本人也得到实习单位的表扬。

五、结语

这次对CM125A锥面弹簧夹具的技改经验。把实习的经验运用到今后指导学生使用精密车床加工零件中，可大大提高教学效率。

参考文献：

[1]北京第一通用机械厂.机械工人切削手册（第五次修订版）[M]北京：机械工业出版社，1999.

[2]机械制造工艺与夹具/兰建设主编.-北京：机械工业出版社，2004.7.

作者简介：梁俊文（1987-），男，广东中山人，中山技师学院机电系老师，助理讲师，工程学士。