简论椭圆加工零件的夹具设计

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195毫米的工件-端加工出两个台阶圆，在以往加工类似工件时通常采用平口钳或三爪卡盘装夹，操作时不能很好的装夹和定位，且每加工完-个又要进行-次校正，加工效率不高，而且此工件外形为椭圆，不便于装夹和对刀。因此，设计了这种根据工件的具体形状和加工定位要求的专用夹具 ，既减轻了劳动强度，又便于工件的定位夹紧和加工，提高了生产效率。

1.1零件需要加工的部位分析由图可见：零件的外轮廓是椭圆形状，材料为 45#钢材，需要加工的部位有8、 16两个阶梯型的圆柱，还有半径为R1深度为 lOmm的槽。同时需要保证其同轴度、位置度和尺寸精度。

1.2零件装夹的自由度分析零件在加工前都要限制六个 自由度中的五个自由度以上才能进行安全的加工操作，这六个限位自由度分别是x、Y、z的转动和移动。我们在利用任何夹具装夹任何零件时都必须是围绕这六个 自由度去考虑加工过程中的安全。所以我们在下面的夹具设计过程中要考虑达到加工的目的性，夹具的可行性，夹具使用的简便性和使用安全性。

2夹具的设计分析与步骤2.1夹具的使用不同的零件加工就会使用不同的夹具。铣床上用的铣床夹具、车床上用的车床夹具、钻床上用的钻床夹具、加工中心上用的夹具、线切割上用的夹具等，其共同的任务是把零件夹紧来完成加工。使用的诚不同其-些受到加工因素影响，力学分析、强度校核都随之而稍有不同。

实践经验告诉我们，在加工中心上进行加工，产生的机械加工力作用是必然的。所以我们夹具上的夹紧力-定要大于机械加工力才能保证我们安全加工。夹具体与工作台的表面有效接触面的平面度要高，才能保证夹紧力到位。

2.2夹具的拟定步骤(1)根据零件的椭圆外形可以知道用- 般的虎钳和三爪卡盘都是装夹不安全的，且难以定位。只有根据其外轮廓进行相应的夹具设计，利用轴孔配合的原理对夹具按照基轴制配合制作。根据零件的外轮廓形状，对其加工-个相应的包裹面进行夹紧。

(2)由于零件的总长度为 195mm，所以在设计夹具的同时要考虑加工时夹紧力的保证强度和加工时的足够刚性。因此需要借助-些通用夹具进行组合使用，如垫块、直角靠板等。(此夹具主要保证的精度在于夹具椭圆轮廓与零件配合的误差。

同时也要在磨床上保证外形面的垂直度和平行度还有平面度误差。)2.3夹具的最终设计(如图2)2.4自由度的限制分析由图3所示，根据夹具的椭圆轮廓限制 x、Y、z轴的转动，x、Y轴的移动五个自由度。加上四个内六角螺丝(外R，也就是使螺丝和工件的接触为-个点，增大了受力)就也完全限制了z轴的移动。

2.5定位误差与定位精度的分析由于此专用夹具是针对性的，所以零件与夹具的配合相对而言是属于基孔制配合 ，此夹具的定位误差、精度与其它的- 般夹具保证的条件不-样，它没有相互约束的条件。主要保证定位误差和精度的地方是椭圆轮廓尺寸，所以该尺寸的制造要求精度要特别的保证。外形面的垂直度、平面度、平行度误差都要在 0.02ram范围内。

2.6夹具在加工过程中的受力分析与强度校核零件在加工过程中会产生机械力，主要是切削阻力和-些材料在加工时的物理反应特性，所以在装夹的时候夹紧力给予适当的均匀分布，完全可以保证加工时单位：℃ l擀 黼鹱 鞠黼 戮黟 冁糕 蕊§恤 鞠辩 嬲 黜 麟黼 饕辍 黼龋 戮虢I峙 # 黼麟辫 瓣 黼 黼蠛 黑鼷《 鹱鹱 嚣 醑 黼瓣 黼磷。 。 · l 嚣 囊 嚣 蓦 凄 # 肆 ∞ 鑫 鞋 嚣 ≈ 嚣 誊图4快速烘烤曲线图需在钢包浇注包底工作层时预先放置-些与小预制块砖。经过-段时间的实施，钢包使用情况良好，无发生包底整体浇注料开裂爆裂的现象，并且由于包底的开裂导致包底的渗冷钢现象也大大减少。

5.2由于小预制块的投入使用，使得包底浇注料的用量减少了20%，钢包的烘烤时间由原来的56小时减少到了25小时，加快了钢包的投入使用时间，缓解了钢包烘烤位置紧张的状态(见图4)。

- 126- 中国新技术新产品结语通过对不同类型钢包的耐火材料烘烤时间进行分析，结合不定型耐火材料在烘烤时不同形式的水分去除时间进行对比，得出了不定型耐火材料施工的厚度、面积与钢包烘烤时间成比例关系，从而提出组合浇注整体包底钢包的可行性。

通过实际应用证明，钢包包底进行组合浇注操作技术稳定可靠，采用此种方法进行包底组合浇注从未发生钢包包底在烘烤单位：小对中或使用中开裂、爆裂及剥落的现象，有效杜绝了贯穿性裂纹的产生，减少了单-整体浇注方法常有夹层渗钢的现象，提高了包底的安全可靠性，达到了预期的实施效果。