薄壁深孔零件的數(shù)控加工

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1、 薄壁深孔零件的數(shù)控加工  摘 要：在機(jī)械產(chǎn)品加工中會(huì)遇到薄壁深孔不規(guī)則盲孔零件加工，裝夾難，常規(guī)加工方法是難以完成的。為此，本文制定相應(yīng)加工工藝，提出專用夾具的設(shè)計(jì)方案。并進(jìn)一步介紹夾具的制造和使用。經(jīng)實(shí)踐證明，該工裝是行之有效的，完全達(dá)到了形位公差的精度要求，并提高了生產(chǎn)效率。 關(guān)鍵詞：專用夾具 工藝過程 設(shè)備 生產(chǎn)效率 前 言：隨著科學(xué)技術(shù)和社會(huì)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品日趨復(fù)雜，加工困難。如薄壁深孔件，在夾緊力和切削力的作用下，容易產(chǎn)生變形、振動(dòng)，影響工件精度，工件尺寸不容易控制，如果不規(guī)則又是盲孔

2、，更加難以加工。由于單一機(jī)械設(shè)備是不能一次裝夾把工件加工出來，也存在著多次裝夾的重復(fù)定位的精度誤差，還存在效率和成本的問題。 為此，設(shè)計(jì)和制造加工薄壁深孔不規(guī)則盲孔零件的專用夾具，利用夾具，在多種機(jī)械設(shè)備上高質(zhì)量、高效加工該工件，不失為一種有效的方法 論文內(nèi)容： 一、 薄壁深孔不規(guī)則盲孔零件加工裝夾難 從圖1伸縮筒分析： （1）薄壁裝夾受力易變形 伸縮筒為薄壁深孔筒狀盲孔零件，最薄壁厚單邊只有1.4mm，零件單?。煌鈭A上有凸臺(tái)帶鍵槽，鍵槽內(nèi)6-φ80+0.1 mm孔，厚度不均勻，而且盲孔排屑困難。常規(guī)夾具裝夾受力容易變形，使尺寸難于控制。 （2）伸縮筒帶外圓凸臺(tái)，裝夾難

3、車加工時(shí)用三爪卡盤裝夾卡爪會(huì)跟零件上的外圓上凸臺(tái)產(chǎn)生干涉。如果用四爪裝夾零件的精度很難保證，而且校正費(fèi)時(shí)。銑床常規(guī)的夾具用平口鉗裝夾，平口鉗夾緊圓柱體很產(chǎn)生容易松動(dòng)，凸臺(tái)銑鍵槽和鉆孔，孔底跟軸心有0.1 mm等公差和尺寸得不到保證。凸臺(tái)上的鍵槽和孔跟零件的軸心對(duì)稱度會(huì)偏差較大。 （3）加工工序內(nèi)容多，重復(fù)裝夾。伸縮筒要用到的多種機(jī)械設(shè)備加工，多次裝夾必定帶來裝夾誤差，耗時(shí)長，效率低。這與要求相矛盾。如Ø25.4X178mm，內(nèi)孔有0.1 mm公差，光潔度要求1.6，用數(shù)車精加工很難保證，考慮在加工中心上用絞刀來加工。 整個(gè)伸縮筒結(jié)構(gòu)是薄壁孔深且是盲孔的不規(guī)則零件，按常裝夾加工困難

4、，質(zhì)量難保證，效率低。批量生產(chǎn)還增加成本。針對(duì)上述問題，很需要為伸縮筒對(duì)應(yīng)的工序內(nèi)容設(shè)計(jì)專用夾具。 圖1 二、加工工藝過程 據(jù)現(xiàn)有的加工條件和伸縮筒加工內(nèi)容，加工工藝過程見下表： 零件名 伸縮筒 材料 鋁 數(shù)量 5000 工序 工序內(nèi)容 設(shè)備名稱 夾具 刀具 量具 1 鉗：下料長189+0.5，保持垂直； 下料機(jī) 夾緊夾具 鋸片銑刀 卡尺 2 銑：平尾端面保證總長188±0.1，保持垂直； 數(shù)銑 平口鉗 銑刀φ16 卡尺 3 車:平前端面保證總長187； 數(shù)車

5、 專用夾具 鉆頭φ19 卡尺 車前端外圓上凸臺(tái)與外圓接平，長度按40； 鉆前端內(nèi)孔φ19深按65； 車刀/鏜刀 鏜內(nèi)孔到φ20深大于55； 4 沖：前端螺紋外圓大于φ31，長度大于40； 沖床 沖頭沖模 卡尺 5 鉗：粗鉆內(nèi)孔按φ17深按170； 鉆床 專用夾具 鉆頭φ17 卡尺 6 銑：精鉆內(nèi)孔到φ24深按178； 加工中心 專用夾具 鉆頭φ24 卡尺 7 鉗：鉆尾部φ2.2通孔； 鉆床 鉆模 鉆頭φ2.2 卡尺 8 車：鏜內(nèi)孔到φ25.2 0+0.1，深按178

6、±0.1（注意是平底）； 數(shù)車 專用夾具 車刀 卡尺 孔底部鏜φ25.60+0.1 長30； 鏜刀 車前端外圓型面，保證φ28.2長度2，450倒角； 車R14.8，31.80斜面； 32.5，11Xφ29，60.5； 車螺紋1-3/16-16UN外徑按φ30.1 0-0.1； 螺紋車刀 9 銑：銑前端處R4臺(tái)階保證尺寸5.5，1； 數(shù)銑 專用夾具 銑刀φ8 卡尺 10 銑：銑螺紋3.10+0.1，鍵槽長度32.5，深距13.8； 加工中心 專用夾

7、具 銑刀φ3 卡尺 銑耳朵端面保證220-0.1尺寸； 銑φ80+0.1孔深3.7，保證尺寸15.2，83； 銑刀φ8 銑6-φ80+0.1孔深7.5，保證5-16.6； 銑：平尾端面保證總長184.2±0.1，保持垂直； 銑刀φ12 卡尺 11 銑：精鉸內(nèi)孔到φ25.40+0.1深按178±0.1； 加工中心 專用夾具 專用鉸刀 卡尺 12 鉗：去所有毛刺；倒角前后0.3X450；去除內(nèi)孔鋁屑； 13 鉗：噴砂 14K 檢驗(yàn)

8、 三、設(shè)計(jì)方案 根據(jù)的加工設(shè)備和伸縮筒結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合上表的加工藝過程，主要設(shè)計(jì)以下兩種夾具： （1） 車床夾具（見圖2） 圖2車床夾具 此夾具類似軟卡爪。車床采用徑向夾緊時(shí)，采用增大伸縮筒受力面積、增強(qiáng)剛性。使夾緊力作用點(diǎn)均勻、分散、防止工件變形。另外開口16 mm解決車床裝夾干涉問題。 （2） 銑床夾具、鉆床夾具、加工中心夾具（見圖3） 圖3銑床夾具、鉆床夾具、加工中心、沖床夾具 此夾具類似軸承，分成A、B兩塊，內(nèi)部結(jié)合伸縮筒外形做成， 可以利用夾具A的6.25 mm尺寸平面與伸縮筒外圓凸臺(tái)一側(cè)平面作定位基準(zhǔn)。解決在銑床夾具、鉆床夾具、加工中心裝夾難及精

9、度得不到保證、效率低等問題 兩個(gè)夾具都是用線切割做成的，完全能滿足圖紙±0.1mm公差要求。該系列夾具有下列優(yōu)點(diǎn)： ①穩(wěn)定地保證工件的加工精度。 工件伸縮筒的形位公差精度，即工件相對(duì)于刀具及機(jī)床的位置由夾具保證。同一批產(chǎn)品基本上都達(dá)到相同的位置精度，因而不僅加工精度高，而且質(zhì)量也穩(wěn)定。 ②提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。 方便、快速、操作工人無須校正工件，可顯著地減少輔助工時(shí)，工件在工裝中裝夾后提高了工件的剛性，因此可加大切削用量，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。 ③降低成本。 該工裝可分別在鉆床、數(shù)控銑床、數(shù)控車床、加工中心使用；在批量生產(chǎn)中，還可以適當(dāng)使用技術(shù)等級(jí)較低的工人；再由于勞動(dòng)生產(chǎn)率的提

10、高，廢品率的下降?？梢姡搳A具可顯著的降低生產(chǎn)成本。工件批量愈大，所取得的經(jīng)濟(jì)效益就愈顯著。 四、夾具制造與使用 ㈠ 1、車床加工夾具制造 ①把做軟卡爪的軸車成二階臺(tái)階，把Ø40mm的一端在車床夾緊，Ø50mm頂住卡爪，如圖4。 ②把整個(gè)卡盤和臺(tái)階軸焊接在一起，鉆中間通孔10mm。 ③按設(shè)計(jì)圖紙2尺寸，用線切割割成三份，制作成軟卡爪，注意避開凸臺(tái)12.5 mm的位置。這樣做出整個(gè)夾具是卡盤和軟卡爪是一體的，保證同軸度。 圖4車床夾具 2、車床夾具的使用（可加工工序內(nèi)容3、8） 本夾具使用見圖5。裝夾時(shí)把伸縮筒凸臺(tái)對(duì)著最大缺口16mm方向裝夾，這樣就可以

11、避開跟卡爪的干涉。使用這個(gè)夾具在增大受力面積的同時(shí)增強(qiáng)伸縮筒的剛性，夾緊時(shí)不易產(chǎn)生變形，定位精度比較高，可以達(dá)到0.02左右的同軸度。零件裝夾快速不用校正，很好解決了直接用三爪裝夾干涉和受力變形的問題?？捎糜谏媳砩炜s筒加工工序內(nèi)容3、8，一次裝夾加工多項(xiàng)內(nèi)容，加工精度高，質(zhì)量保證，效率高。 圖5車床夾具的使用 （二）1、銑床、鉆床、加工中心夾具制造 ①在車床上用45#鋼加工一根Ø71mm圓柱，按設(shè)計(jì)圖紙3。車平端面及外圓光到Ø60mm，保證端面跟外圓垂直。切長度100mm。鉆10 mm小孔。 ②把圓柱車端面一端放在線切割平臺(tái)上，

12、校正圓柱垂直。用磁吸座吸住圓柱表面。見圖6，先加工好整體，然后分別加工出A和B兩塊。 本夾具有9個(gè)工序內(nèi)容加工都要應(yīng)用，要多做幾個(gè)。 圖6鉆床、銑床、加工中心夾具 2、銑床、鉆床、加工中心夾具的使用（可用于加工4、5、6、7、10、11） 此夾具可以A和B兩塊一起用，也可以單塊使用；可以豎放，也可以水平放。根據(jù)工序容需要靈活運(yùn)用，定位可靠，操作方便。 ①夾具在數(shù)控銑床、加工中心上使用（工序內(nèi)容：6、11） 如圖7、圖8，把夾具A、B分別豎放固定在平口鉗的鉗口，校正垂直度，。底下放平墊塊調(diào)節(jié)好高度。松開平口鉗，把伸縮筒凸臺(tái)緊貼夾具A的6.25尺寸基準(zhǔn)面位置，保持垂直，夾緊

13、伸縮筒。裝上Ø24鉆頭，利用工件圓心作為零點(diǎn)可以加工序內(nèi)容6：精鉆內(nèi)孔Ø24深178工序，如圖9。換上Ø25.4絞刀可以加工工序內(nèi)容11：精鉸Ø25.4內(nèi)孔深按178工序，如圖10。鉆頭軸線與孔軸線保持高精度，操作方便、快捷，省時(shí)。 圖7 圖8 圖9 精鉆內(nèi)孔 圖10精鉸內(nèi)孔 ② 夾具在鉆床的使用（工序內(nèi)容7） 在固定鉗口固定一塊的向左伸出的伸長板，見圖11。夾具A豎放在伸長板上，校正垂直度，并用螺釘固定。裝夾時(shí)，伸

14、縮筒底面接觸面是平的，把凸臺(tái)一側(cè)緊貼夾具A的6.25尺寸平面定位，用左手輔助按住伸縮筒和夾具A，就可以完成工序內(nèi)容7：鉆尾部Ø2.2通孔，見圖12。這個(gè)工裝定位精度高，保證小孔質(zhì)量，效率高。 圖11 圖12鉆尾部Ø2.2通孔 ③加工中心夾具的使用（工序內(nèi)容11） 見圖13，把夾具A、B水平橫放固定平口鉗上，校正水平。平口鉗一側(cè)裝一鐵條以螺紋尾端面定長度位置。松開鉗口，見圖14，把伸縮筒凸臺(tái)緊貼夾具A的6.25尺寸基準(zhǔn)面位置，保持水平夾緊加工。此工裝用加工中心可以一次裝夾完成工序11四項(xiàng)內(nèi)容。定位準(zhǔn)確，精度高，效率高，操

15、作勞動(dòng)強(qiáng)度低。 圖13 圖14 五、結(jié)論 經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)踐，通過多種生產(chǎn)設(shè)備聯(lián)合使用，根據(jù)零件的加工工藝設(shè)計(jì)上述所用的專用夾具，能夠很好地解決薄壁筒零件加工容易變形，普通裝夾難于保證零件精度的問題。保證質(zhì)量同時(shí)大大地提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低了成本，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。該加工伸縮筒的專用夾具完全達(dá)到了設(shè)計(jì)目的。 五 、致謝 本文在寫的過程中得廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院邱志雄老師悉心指導(dǎo)、修改。還有同事范學(xué)良老師的幫助，一并致謝。 【參考文獻(xiàn)】 1、 彭德蔭 主編：《車工工藝技能訓(xùn)練》 中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社2001年06月第1次出版。 2、 李華 主編： 《機(jī)械制造技術(shù)》 高等教育出版社 2005年3月第8次印刷出版。 3、 錢可強(qiáng) 主編： 《機(jī)械制圖》 中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社 2001年7月第10次印刷出版。 4、 梁耀光 王寶榮 主編：《技師論文撰寫與答辯》 廣東經(jīng)濟(jì)出版社2008年1月第7次印刷出版。 5、 謝曉紅主編 《數(shù)控車削編程與加工技術(shù)》 電子工業(yè)出版社2007年02月第6次出版。 10