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(guò)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，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(lái)，也存在著多次裝夾的重復(fù)定位的精度誤差

2、，還存在效率和成本的問(wèn)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，零件單薄；外圓上有凸臺(tái)帶鍵槽，鍵槽內(nèi)6-80+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 車加工時(shí)用三爪卡盤(pán)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，

3、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(lái)裝夾誤差，耗時(shí)長(zhǎng)，效率低。這與要求相矛盾。如25.4X178mm，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(lái)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，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(wèn)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(guò)程據(jù)現(xiàn)有的加工條件和伸縮筒加工內(nèi)容，

4、加工工藝過(guò)程見(jiàn)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(zhǎng)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(zhǎng)1880.1，保持垂直；數(shù)銑平口鉗銑刀16卡尺3車:平前端面保證總長(zhǎng)187；數(shù)車專用夾具鉆頭19卡尺 車前端外圓上凸臺(tái)與外圓接平，長(zhǎng)度按40；鉆前端內(nèi)孔19深按65；車刀/鏜刀鏜內(nèi)孔到20深大于55；4沖：前端螺紋外圓大于31，長(zhǎng)度大于40；沖床沖頭沖模卡尺5鉗：粗鉆內(nèi)孔按17深按170；鉆床專用夾具鉆頭17卡尺6銑：精鉆內(nèi)孔到24深按178；加工中心專用夾具鉆頭24卡尺7鉗：鉆尾部2.2通孔；鉆床鉆模鉆頭2.2卡尺8車：鏜內(nèi)

5、孔到25.2 0+0.1，深按1780.1（注意是平底）；數(shù)車專用夾具車刀卡尺孔底部鏜25.60+0.1 長(zhǎng)30；鏜刀車前端外圓型面，保證28.2長(zhǎng)度2，450倒角；車R14.8，31.80斜面；32.5，11X29，60.5；車螺紋1-3/16-16UN外徑按30.1 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8卡尺10銑：銑螺紋3.10+0.1，鍵槽長(zhǎng)度32.5，深距13.8；加工中心專用夾具銑刀3卡尺銑耳朵端面保證220-0.1尺寸；銑80+0.1孔深3.7，保證尺寸15.2，83；銑刀8銑6-80+0.1孔深7.5，保證5-16.6；銑：平尾端面保證

6、總長(zhǎng)184.20.1，保持垂直；銑刀12卡尺11銑：精鉸內(nèi)孔到25.40+0.1深按1780.1；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)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(guò)程，主要設(shè)計(jì)以下兩種夾具：（1） 車床夾具（見(jiàn)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(kāi)口16 mm解決車床裝夾干涉問(wèn)題。（2） 銑床夾具、鉆床夾具、加工中心夾具（見(jiàn)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

7、、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度得不到保證、效率低等問(wèn)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)：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。提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。方便、快速、操作工人無(wú)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。降低成本。該工裝可分別在鉆

8、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)率的提高，廢品率的下降?？梢?jiàn)，該夾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 1、車床加工夾具制造把做軟卡爪的軸車成二階臺(tái)階，把40mm的一端在車床夾緊，50mm頂住卡爪，如圖4。把整個(gè)卡盤(pán)和臺(tái)階軸焊接在一起，鉆中間通孔10mm。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(kāi)凸臺(tái)12.5 mm的位置。這樣做出整個(gè)夾具是卡盤(pán)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(jiàn)圖5。裝夾時(shí)把伸縮筒凸臺(tái)對(duì)著

9、最大缺口16mm方向裝夾，這樣就可以避開(kāi)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(wèn)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、加工中心夾具制造在車床上用45#鋼加工一根71mm圓柱，按設(shè)計(jì)圖紙3。車平端面及外圓光到60mm，保證端面跟外圓垂直。切長(zhǎng)度100mm。鉆10 mm小孔。把圓柱車端面一端放在線切割平臺(tái)上，校正圓柱垂直。用磁吸座吸住圓柱表面。見(jiàn)圖6，

10、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。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(kāi)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，夾緊伸縮筒。裝上24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24深178工

11、序，如圖9。換上25.4絞刀可以加工工序內(nèi)容11：精鉸25.4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 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(zhǎng)板，見(jiàn)圖11。夾具A豎放在伸長(zhǎng)板上，校正垂直度，并用螺釘固定。裝夾時(shí)，伸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2.2通孔，見(jiàn)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2.2通孔加工中心夾具的使用（工序內(nèi)容11）見(jiàn)圖13，把夾具A、B水平

12、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(zhǎng)度位置。松開(kāi)鉗口，見(jiàn)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，操作勞動(dòng)強(qiáng)度低。圖13 圖14五、結(jié)論經(jīng)過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐，通過(guò)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(wèn)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(xiě)的過(guò)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?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】1、 彭德蔭 主編：車工工藝技能訓(xùn)練 中國(guó)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(qián)可強(qiáng) 主編： 機(jī)械制圖 中國(guó)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(xiě)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