數控車薄壁半球類零件夾具及加工

楊仲偉

摘 要：本文通過對薄壁半球零件的加工，對該零件在數控加工時所需的工藝流程的安排、夾具的設計、刀具的選用以及數控程序的編制做了闡述。并介紹了以此零件為基礎，加工其他類似半球類零件的情況。

關鍵詞：數控車床 薄壁半球零件 工藝流程 夾具

筆者所在學校接到來自東莞某廠的加工產品，零件的形狀如圖1所示。該產品用于氣瓶的上下兩個半球零件，由一壁厚2.6mm，半徑R47mm薄壁半球和頂部是一個短圓柱體所組成，上下兩個半球相同。

一、難度分析及工藝流程分析

從外形來看，零件屬于回轉體薄壁零件，因此我們考慮采用鑄造成型后，經車削精加工完成。其加工特點，一是壁薄，在加工的時候容易受夾緊力的影響產生變形，因此需要制作新的夾具用以裝夾工件；二是內腔尺寸較難控制；三是圓柱段較短，難以裝夾。

圖1 工件圖

經過生產和工藝流程的改進，最終確定了以下工藝流程：①下料階段，不是選用傳統(tǒng)的棒料，而是選用與零件外形較為接近的鑄件，同時在鑄件的后部圓柱體上留有余量，起到工藝塊的作用。②用數控車加工將內腔半徑加工到位。③用數控車加工頭部短圓柱。④用數控車加工外球尺寸，以確保壁厚為2.6mm。⑤用數控車加工車去工藝塊，零件最終成形。

二、夾具設計

為了達到加工要求，我們設計了兩套夾具。

1.首先設計夾具1車外球面

此夾具的功能要求：一是提供內腔定位功能以便于加工定位，二是提供與車床連接功能，三是提供穩(wěn)定的預緊力。因此設計如圖2所示的夾具1。

圖2夾具結構說明：

一是件1為夾具體的主體，左邊是一直徑為φ50mm圓柱體，通過夾具上的圓柱體與卡盤夾緊，中間是一R為44.4mm半圓球與零件內腔逼緊定位，右邊為一直徑為φ38mm短圓柱體，里面有一內孔，并且有一直徑為φ22mm內螺紋。

二是用件3螺母將零件與夾具鎖緊，以此加工外圓。在這套工藝裝配中，（圖2）對外球面的精加工程序，是由零件內腔精加工后程序反向加工而成的。通過此步加工，即可進行如圖3所示的半成品零件加工。

2.設計夾具2車去工藝塊

此時，工件加工的目的是車去工藝塊，需要把工件右邊的工藝塊去掉，以形成成品，但由于工件本身不好裝夾，因此我們設計如圖3所示的夾具2，以進行工藝塊的去除。

圖3

件1.上蓋 件2.底座 件3.半成品

圖3夾具結構說明：

當零件加工到這一步時，車去工藝塊，就十分重要。

一是上蓋（件1）。它的作用是通過件2的內球面與零件的外球面壓緊結合起到定位作用；

二是底座（件2）。它通過螺紋與上蓋連接，同時起到調節(jié)的作用，使底座的大平面將零件壓緊在上蓋中；

此工藝裝配與前一套工藝裝配一樣，它的定位原理也與前一套工裝相似。但在加工上蓋的內球面時，也需要將加工零件外球面的程序作為參考，經過調試再予以應用。

三、實際操作

切削用量及走刀路線選擇：

一是將鑄件達到如圖1所示的毛坯件尺寸。

二是用數控車裝夾加工，將內腔半徑加工到位，機床轉速調為800r/min，進給速度調到120mm/min。

三是用數控車裝夾加工，將頭部短圓柱加工完成，機床轉速調為800r/min，進給速度調到120mm/min。

四是用數控車加工外球尺寸，用夾具1裝夾工件，以內圓作為定位基準加工外圓尺寸以確保壁厚為2.6mm，機床轉速調為800r/min，進給速度調到120mm/min。

五是用數控車去除工藝塊，用夾具2裝夾工件，去除工藝塊，機床轉速調為600r/min，進給速度調到30mm/min。

四、小結

加工該薄壁半球零件，首先必須分析其重要的和關鍵的尺寸是什么，其次是設計適合的夾具完成加工。這樣，在加工同類零件時可減少不必要的重復工作，提高生產效率。通過對零件的加工，證實了夾具設計、刀具及切削用量選用合理，減少了裝夾校正的時間，提高了生產效率，保證了加工零件的質量。

參考文獻：

[1]全國數控培訓網絡天津分中心.數控編程[M].北京：機械工業(yè)出版社，1997.

[2]唐應謙.數控加工工藝學[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2000.

[3]《數控加工技師手冊》編委會.數控加工技師手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.

[4]白成軒.機床夾具設計新原理[M].北京：機械工業(yè)出版社，1997.

（作者單位：廣東省機械高級技工學校）endprint

摘 要：本文通過對薄壁半球零件的加工，對該零件在數控加工時所需的工藝流程的安排、夾具的設計、刀具的選用以及數控程序的編制做了闡述。并介紹了以此零件為基礎，加工其他類似半球類零件的情況。

關鍵詞：數控車床 薄壁半球零件 工藝流程 夾具

筆者所在學校接到來自東莞某廠的加工產品，零件的形狀如圖1所示。該產品用于氣瓶的上下兩個半球零件，由一壁厚2.6mm，半徑R47mm薄壁半球和頂部是一個短圓柱體所組成，上下兩個半球相同。

一、難度分析及工藝流程分析

從外形來看，零件屬于回轉體薄壁零件，因此我們考慮采用鑄造成型后，經車削精加工完成。其加工特點，一是壁薄，在加工的時候容易受夾緊力的影響產生變形，因此需要制作新的夾具用以裝夾工件；二是內腔尺寸較難控制；三是圓柱段較短，難以裝夾。

圖1 工件圖

經過生產和工藝流程的改進，最終確定了以下工藝流程：①下料階段，不是選用傳統(tǒng)的棒料，而是選用與零件外形較為接近的鑄件，同時在鑄件的后部圓柱體上留有余量，起到工藝塊的作用。②用數控車加工將內腔半徑加工到位。③用數控車加工頭部短圓柱。④用數控車加工外球尺寸，以確保壁厚為2.6mm。⑤用數控車加工車去工藝塊，零件最終成形。

二、夾具設計

為了達到加工要求，我們設計了兩套夾具。

1.首先設計夾具1車外球面

此夾具的功能要求：一是提供內腔定位功能以便于加工定位，二是提供與車床連接功能，三是提供穩(wěn)定的預緊力。因此設計如圖2所示的夾具1。

圖2夾具結構說明：

一是件1為夾具體的主體，左邊是一直徑為φ50mm圓柱體，通過夾具上的圓柱體與卡盤夾緊，中間是一R為44.4mm半圓球與零件內腔逼緊定位，右邊為一直徑為φ38mm短圓柱體，里面有一內孔，并且有一直徑為φ22mm內螺紋。

二是用件3螺母將零件與夾具鎖緊，以此加工外圓。在這套工藝裝配中，（圖2）對外球面的精加工程序，是由零件內腔精加工后程序反向加工而成的。通過此步加工，即可進行如圖3所示的半成品零件加工。

2.設計夾具2車去工藝塊

此時，工件加工的目的是車去工藝塊，需要把工件右邊的工藝塊去掉，以形成成品，但由于工件本身不好裝夾，因此我們設計如圖3所示的夾具2，以進行工藝塊的去除。

圖3

件1.上蓋 件2.底座 件3.半成品

圖3夾具結構說明：

當零件加工到這一步時，車去工藝塊，就十分重要。

一是上蓋（件1）。它的作用是通過件2的內球面與零件的外球面壓緊結合起到定位作用；

二是底座（件2）。它通過螺紋與上蓋連接，同時起到調節(jié)的作用，使底座的大平面將零件壓緊在上蓋中；

此工藝裝配與前一套工藝裝配一樣，它的定位原理也與前一套工裝相似。但在加工上蓋的內球面時，也需要將加工零件外球面的程序作為參考，經過調試再予以應用。

三、實際操作

切削用量及走刀路線選擇：

一是將鑄件達到如圖1所示的毛坯件尺寸。

二是用數控車裝夾加工，將內腔半徑加工到位，機床轉速調為800r/min，進給速度調到120mm/min。

三是用數控車裝夾加工，將頭部短圓柱加工完成，機床轉速調為800r/min，進給速度調到120mm/min。

四是用數控車加工外球尺寸，用夾具1裝夾工件，以內圓作為定位基準加工外圓尺寸以確保壁厚為2.6mm，機床轉速調為800r/min，進給速度調到120mm/min。

五是用數控車去除工藝塊，用夾具2裝夾工件，去除工藝塊，機床轉速調為600r/min，進給速度調到30mm/min。

四、小結

加工該薄壁半球零件，首先必須分析其重要的和關鍵的尺寸是什么，其次是設計適合的夾具完成加工。這樣，在加工同類零件時可減少不必要的重復工作，提高生產效率。通過對零件的加工，證實了夾具設計、刀具及切削用量選用合理，減少了裝夾校正的時間，提高了生產效率，保證了加工零件的質量。

參考文獻：

[1]全國數控培訓網絡天津分中心.數控編程[M].北京：機械工業(yè)出版社，1997.

[2]唐應謙.數控加工工藝學[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2000.

[3]《數控加工技師手冊》編委會.數控加工技師手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.

[4]白成軒.機床夾具設計新原理[M].北京：機械工業(yè)出版社，1997.

（作者單位：廣東省機械高級技工學校）endprint

摘 要：本文通過對薄壁半球零件的加工，對該零件在數控加工時所需的工藝流程的安排、夾具的設計、刀具的選用以及數控程序的編制做了闡述。并介紹了以此零件為基礎，加工其他類似半球類零件的情況。

關鍵詞：數控車床 薄壁半球零件 工藝流程 夾具

筆者所在學校接到來自東莞某廠的加工產品，零件的形狀如圖1所示。該產品用于氣瓶的上下兩個半球零件，由一壁厚2.6mm，半徑R47mm薄壁半球和頂部是一個短圓柱體所組成，上下兩個半球相同。

一、難度分析及工藝流程分析

從外形來看，零件屬于回轉體薄壁零件，因此我們考慮采用鑄造成型后，經車削精加工完成。其加工特點，一是壁薄，在加工的時候容易受夾緊力的影響產生變形，因此需要制作新的夾具用以裝夾工件；二是內腔尺寸較難控制；三是圓柱段較短，難以裝夾。

圖1 工件圖

經過生產和工藝流程的改進，最終確定了以下工藝流程：①下料階段，不是選用傳統(tǒng)的棒料，而是選用與零件外形較為接近的鑄件，同時在鑄件的后部圓柱體上留有余量，起到工藝塊的作用。②用數控車加工將內腔半徑加工到位。③用數控車加工頭部短圓柱。④用數控車加工外球尺寸，以確保壁厚為2.6mm。⑤用數控車加工車去工藝塊，零件最終成形。

二、夾具設計

為了達到加工要求，我們設計了兩套夾具。

1.首先設計夾具1車外球面

此夾具的功能要求：一是提供內腔定位功能以便于加工定位，二是提供與車床連接功能，三是提供穩(wěn)定的預緊力。因此設計如圖2所示的夾具1。

圖2夾具結構說明：

一是件1為夾具體的主體，左邊是一直徑為φ50mm圓柱體，通過夾具上的圓柱體與卡盤夾緊，中間是一R為44.4mm半圓球與零件內腔逼緊定位，右邊為一直徑為φ38mm短圓柱體，里面有一內孔，并且有一直徑為φ22mm內螺紋。

二是用件3螺母將零件與夾具鎖緊，以此加工外圓。在這套工藝裝配中，（圖2）對外球面的精加工程序，是由零件內腔精加工后程序反向加工而成的。通過此步加工，即可進行如圖3所示的半成品零件加工。

2.設計夾具2車去工藝塊

此時，工件加工的目的是車去工藝塊，需要把工件右邊的工藝塊去掉，以形成成品，但由于工件本身不好裝夾，因此我們設計如圖3所示的夾具2，以進行工藝塊的去除。

圖3

件1.上蓋 件2.底座 件3.半成品

圖3夾具結構說明：

當零件加工到這一步時，車去工藝塊，就十分重要。

一是上蓋（件1）。它的作用是通過件2的內球面與零件的外球面壓緊結合起到定位作用；

二是底座（件2）。它通過螺紋與上蓋連接，同時起到調節(jié)的作用，使底座的大平面將零件壓緊在上蓋中；

此工藝裝配與前一套工藝裝配一樣，它的定位原理也與前一套工裝相似。但在加工上蓋的內球面時，也需要將加工零件外球面的程序作為參考，經過調試再予以應用。

三、實際操作

切削用量及走刀路線選擇：

一是將鑄件達到如圖1所示的毛坯件尺寸。

二是用數控車裝夾加工，將內腔半徑加工到位，機床轉速調為800r/min，進給速度調到120mm/min。

三是用數控車裝夾加工，將頭部短圓柱加工完成，機床轉速調為800r/min，進給速度調到120mm/min。

四是用數控車加工外球尺寸，用夾具1裝夾工件，以內圓作為定位基準加工外圓尺寸以確保壁厚為2.6mm，機床轉速調為800r/min，進給速度調到120mm/min。

五是用數控車去除工藝塊，用夾具2裝夾工件，去除工藝塊，機床轉速調為600r/min，進給速度調到30mm/min。

四、小結

加工該薄壁半球零件，首先必須分析其重要的和關鍵的尺寸是什么，其次是設計適合的夾具完成加工。這樣，在加工同類零件時可減少不必要的重復工作，提高生產效率。通過對零件的加工，證實了夾具設計、刀具及切削用量選用合理，減少了裝夾校正的時間，提高了生產效率，保證了加工零件的質量。

參考文獻：

[1]全國數控培訓網絡天津分中心.數控編程[M].北京：機械工業(yè)出版社，1997.

[2]唐應謙.數控加工工藝學[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2000.

[3]《數控加工技師手冊》編委會.數控加工技師手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.

[4]白成軒.機床夾具設計新原理[M].北京：機械工業(yè)出版社，1997.

（作者單位：廣東省機械高級技工學校）endprint