摘要：针对弯头管道类工件不易装夹，本文设计了车削及深孔专用夹具。夹具体采用U形焊接结构，两向定位，卡箍径向压紧同时横向卡紧，同时防止工件轴向窜动，形成稳定的装夹结构。根据弯头管道偏重情况，增加配重板，保证加工重心处于机床中心。
关键词：弯头管道；专用夹具；卡箍；夹具体；配重
弯头管道属于大型厚壁管道，包括长直段和弯头段，采用整体锻造成型技术，在尺寸控制方面存在很大难度。弯头管道锻件锻造完成后，管道的外圆和内孔先进行粗加工，粗加工后弯头段进行冲压成形。由于冲形过程中对冲形角度和管道变形量很难精确控制，因此冲形前的管坯留充足余量。冲形后需要在机床上对管道各部分的加工余量和冲形角度进行检测，当加工余量满足要求时进行外形、内弧段及深孔各序的加工。在整个加工过程中，车床及深孔所占比重最大，因此缩短车削及深孔工序生产周期，对提高弯头管道的加工效率具有十分重要的意义。本文通过设计车床及深孔专用夹具，解决了弯头管道冲形后深孔加工长直段内孔、车床加工长直段外圆的难题，加工周期大幅缩短，加工质量更上一个新的台阶。
1.基准面
众所周知，管道弯头段不利于装夹。为了装夹牢固，工件毛坯弯头段按照设计思路铣多个基准面，如图1所示。基准面包括左、右两定位基准面，上面两配合基准面、下面一定位基准面，弯管段平行定位基准面。所有基准面遵循统一的留量原则，即各基准面到工件中心距离相等。
图1 管道毛坯
2.辅具设计
根据定位基准面尺寸，设计了弯头管道车削及深孔专用夹具，如图2所示。专用夹具由夹具体、卡箍、挡块和配重板组成，夹具体采用标准钢板焊接的结构形式，卡箍、挡块和配重板也选用标准钢板加工而成。所有部件只有定位面和配合面需要机械加工，大大缩短了辅具生产周期，降低辅具生产成本。
图2 车削及深孔专用夹具
专用夹具是在总结前期加工成果基础上优化设计而成的，具有如下优点：
（1）解决了加工时辅具开口变形问题；
（2）防止加工时工件与辅具轴向窜动，定位夹紧更合理；
（3）增加了检查是否安装到位功能；
（4）对车床序夹爪受力过大、安全性差进行了优化设计。
2.1夹具体设计
夹具体采用U形焊接结构，包括底座、两侧板、背板、上盖板等。所有钢板均为标准厚度，为了保证强度，两侧面及背面增加了斜支撑。为了减少加工量及定位稳定牢固，定位侧板及背板上间隔焊接多块薄钢板，既有利于铣削定位面，又能确保贴紧压实。另一侧板随基准面形状钻双排螺栓孔，用螺栓顶紧基准面，这样易于装配且定位稳定，如图3所示。侧板上焊接的定位薄钢板周边开观察口，安装时用塞尺检查装配间隙，确保安装到位。
图3 夹具定位
夹具体底座尺寸通常已经超出机床卡盘夹紧范围，为此底座根据夹爪数量及分布情况铣对应豁口装夹。同时为了增强夹具与机床卡盘固定的稳定性及避免夹爪受力过大，底座中心根据卡盘顶尖规格打中心孔。
另弯管段使得管道偏心，夹具体背板处打螺栓孔，把合配重板调整偏心。因锻造管坯形状很难保证规整，根据重心计算结果设计时多备几块配重板，按照管坯实际情况调整配重。
2.2卡箍设计
夹具体为U形开口结构，加工旋转过程中，两侧板容易出现张口变形，为此设计了有卡紧功能的卡箍，如图4所示。卡箍两侧端间距与夹具体侧板上焊接的两把合块间距尺寸相配合，在径向压紧同时横向卡紧，确保形成封闭的夹紧结构。
图4 卡箍
3.夹具装配
当弯头管道过长或过重时，将工件装配到夹具中很困难，这时选择将夹具装配到工件上。弯头管道下垫V型垫铁，天车吊着夹具体从弯管段装入，各定位面目测贴紧管坯基准面后，用塞尺从观察孔检测装配间隙，待符合要求后拧紧卡箍螺栓。此专用夹具已成功应用到生产中。
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作者简介：谢晓伟（1984-07-22），女，汉族，籍贯：河北省廊坊市，学历：硕士研究生，研究方向：大型工艺装备设计
论文作者:谢晓伟
论文发表刊物:《电力设备》2018年第10期
论文发表时间:2018/8/2
标签：夹具论文; 弯头论文; 管道论文; 加工论文; 工件论文; 基准面论文; 卡箍论文; 《电力设备》2018年第10期论文;