批量加工薄壁螺母，最好使用專用夾具

設計夾具俠 2019-04-12

夾具的設計性&實用性不可兼得？這幾項方案卻可以

圓形薄壁螺母零件廣泛應用於各種系列產品中，屬於關鍵基礎件之一，因此產量需求也較大，它的加工製造看似簡單但其實也有很多點值得關注。

工件結構和工藝分析

如圖1所示，由薄壁圓筒加工成圓形薄壁螺母，該螺母為M20×0.75-6H，壁厚為2mm，寬度為3mm。零件寬度小、壁厚薄，且加工成內螺紋，表面粗糙度為Rz1.6，外圓柱面與螺紋孔的同軸度要求控制在φ0.04mm以內。

圖1

傳統加工方式為車削。在普通車床上用機床的三爪卡盤夾持外圓部分，採用專用絲攻進行M20×0.75螺紋的加工（見圖2）。每次加工時只能裝夾1個零件，先用絲錐進行頭攻加工，再進行二攻至圖紙要求。加工過程需反覆裝夾刀具、進退刀，浪費大量的工作時間，增加了工人的勞動強度，經統計每加工一個零件耗時8min。由於該零件所使用的原材料為45優質碳素鋼，在加工過程中刀具磨損快，容易產生積屑瘤，導致生產效率低、產品質量不穩定等。

圖2 傳統機床夾具和刀具

圓形薄壁螺母對外圓柱軸線的同軸度公差要求很嚴，壁厚薄，在加工過程中因同軸度誤差夾持調整找正非常困難，雖然嘗試了一些可加工方法，但加工出的精確度不易保證。為此，對於基準孔軸線的零件，設計了一套專用夾具，對圓形薄壁螺母進行加工，容易保證同軸度和產品質量的要求。

圓形薄壁螺母加工專用夾具的設計

經傳統加工多個批次後，通過分析加工過程及裝夾方法，對零件的加工方法進行優化與改進，設計了專用夾具工裝，便於裝夾與拆卸，提高加工效率。

圖3 芯軸·定位套筒·壓緊螺母

專用夾具如圖3所示，由芯軸、定位套筒和壓緊螺母組成。芯軸的外徑與待加工螺紋的小徑一致。定位套筒的外圓柱面加工一定長度的普通粗牙螺紋，內徑與待加工螺母的外圓柱面直徑一致，定位套筒內有一定位軸肩，軸肩內徑應大於待加工螺紋的大徑，便於攻絲。壓緊螺母內表面的螺紋與定位套筒的外螺紋一致，壓緊螺母同樣設計一軸肩，要求同定位套筒。

專用夾具的應用

1.專用夾具加工實例

改進後將該零件由普通車床改為數控機床加工，加工前先將外圓柱面加工好的工件按圖4a所示裝入芯軸。再將芯軸和工件裝入圖4b所示的定位套筒內，並用壓緊螺母將工件壓緊，然後抽出芯軸。採用這種裝夾方法可以快速地將工件裝入夾具內，而且一次裝夾過程完成六個工件的裝夾與定位。

圖4 專用夾具的使用方法

工件裝夾好後，由鎖緊螺母裝夾於數控機床上。如圖5所示，用螺紋機夾刀片進行數控加工，因裝夾時是以零件的外圓柱面為基準，螺紋孔與外圓柱面的同軸度能夠達到較高的精度，同軸度可以控制在φ0.04mm以內，加工出的圓形薄壁螺母滿足設計和使用要求。

圖5 螺紋刀片與完成的工件

2.專用夾具的優點

設計夾具的使用，由一次加工1個零件改成一次完成6個零件的裝夾、定位和加工。在加工時由普通車床改用數控機床，由專業絲攻加工螺紋改用螺紋機夾刀片車削螺紋，有效降低了專業絲攻的消耗。通過生產統計，一把專業絲攻一般只能加工50-80個零件，而採用螺紋刀片加工，每片至少加工700個零件，節省了大量的刀具消耗費用。在生產時使用兩套工裝進行零件的裝夾，一次加工6個零件的工時控制在1min以內，即每個零件的加工工時約10s，與傳統加工耗時8min相比，效率大幅提高。

3.專用夾具存在的問題

使用新設計的專用夾具加工零件後，尺寸精度、位置精度和粗糙度等均能控制在設計要求的範圍內。但在生產過程中，首先需要設計加工一套專用夾具，且專用夾具的加工精度要求較高，成本較大；如果加工零件數量較少，反而會增加成本；使用專用夾具加工同批次零件的外圓柱面尺寸一致性要求較高，需要在前道工序對零件外圓柱面加工加以控制才能發揮一次加工多個零件的優勢。