典型薄壁零件在數(shù)控車床上的裝夾與加工

劉源++肖建英

摘 要：薄壁零件在裝夾和加工會(huì)存在較大的變形，很難保證零件的尺寸和形狀精度。針對(duì)這一特點(diǎn)，我們結(jié)合在數(shù)控車床上的裝夾與加工根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)出了一套簡(jiǎn)單實(shí)用的夾具，通過(guò)實(shí)踐該夾具解決了在加工中產(chǎn)品變形的問(wèn)題，保證了產(chǎn)品的尺寸和形狀精度?，F(xiàn)就該產(chǎn)品的加工方法和夾具設(shè)計(jì)進(jìn)行相應(yīng)地闡述。

關(guān)鍵詞：薄壁零件；專用夾具；裝夾；加工

中圖分類號(hào)：TG519 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

薄壁零件在使用中由于具備重量輕、節(jié)約材料、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛應(yīng)用于各工業(yè)生產(chǎn)部門。雖然在使用中存在眾多優(yōu)點(diǎn)，但是薄壁零件在生產(chǎn)中卻存在著諸多棘手的問(wèn)題，由于零件的壁薄，在夾緊力的作用下容易產(chǎn)生變形，影響零件的尺寸精度和形狀精度；在切削過(guò)程中產(chǎn)生的熱量無(wú)法即時(shí)排除，容易產(chǎn)生熱變形，尺寸精度難以控制；在加工過(guò)程中由于剛性差容易產(chǎn)生震動(dòng)，影響零件的表面粗糙度；檢測(cè)過(guò)程中由于檢測(cè)的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生一點(diǎn)徑向力，容易使零件產(chǎn)生變形影響尺寸精度。因此如何提高薄壁零件的加工精度將是制造業(yè)界越來(lái)越關(guān)心的問(wèn)題，本文結(jié)合實(shí)際的產(chǎn)品加工就解決薄壁零件加工出現(xiàn)的問(wèn)題從夾具設(shè)計(jì)和加工參數(shù)選擇兩大方面進(jìn)行分析，給該類型零件的加工提供一點(diǎn)參考。

2015年11月本校實(shí)習(xí)工廠接到一批定單（選用的設(shè)備是廣州數(shù)控系統(tǒng)GSK980T的數(shù)控車床）。需要進(jìn)行500件如圖1所示產(chǎn)品的生產(chǎn)任務(wù)。經(jīng)過(guò)分析該產(chǎn)品是一個(gè)典型的屬于45號(hào)鋼的薄壁類零件，其壁厚為4mm，前段70mm長(zhǎng)處的螺紋壁厚只有2mm。在如此薄的產(chǎn)品上加工M120×1.5的螺紋存在非常大的難度。為了提高產(chǎn)品的合格率，我主要從專用夾具的設(shè)計(jì)方面考慮，設(shè)計(jì)出一套適合拆裝，同時(shí)保證加工過(guò)程不產(chǎn)生變形的問(wèn)題著手，在加工中選擇合理的切削用量，經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明，該方法保證了產(chǎn)品的加工質(zhì)量，達(dá)到了生產(chǎn)的要求。

一、夾具設(shè)計(jì)及說(shuō)明

由于工件壁薄，剛性較差，如果采用常規(guī)方法裝夾工件，即采用加銅片直接夾工件將會(huì)受到徑向力和熱變形的影響出現(xiàn)產(chǎn)品變形，很難達(dá)到圖紙的設(shè)計(jì)技術(shù)要求。為解決此問(wèn)題，我們?cè)趯?shí)際生產(chǎn)中設(shè)計(jì)出了一套適合該產(chǎn)品加工的專用夾具，如圖2所示。

在專用夾具圖中，件1為夾具主體，材料為45號(hào)鋼，左端圓柱體為裝夾部位，通過(guò)T型階梯在三爪卡盤處進(jìn)行定位，右端是直徑為φ111mm的外圓、內(nèi)部為莫氏3號(hào)錐度孔的薄壁圓筒，該錐度的長(zhǎng)度為150mm，在圓筒上開有4mm厚的開口槽（該槽一直開到夾具主體的臺(tái)階處）以增加裝夾時(shí)的張開力；件4是拉桿，材料為45號(hào)鋼，左端是M24的螺桿，右端為M40的外螺紋，通過(guò)中間處的臺(tái)階定位，再使用M24的螺母把拉桿鎖緊在夾具主體上；件3是定位銷釘，該銷釘?shù)闹睆綖棣?mm，在裝夾時(shí)起周向定位的作用；件5是鎖緊螺母，該鎖緊螺母左邊是莫氏3號(hào)錐度，內(nèi)部是一個(gè)M40的內(nèi)螺紋，用于拉桿的螺紋配合使用，右邊是六角螺母用來(lái)擰緊和松開鎖緊螺母，起到拆裝產(chǎn)品的作用。

二、切削參數(shù)的選用

1.直徑為φ112mm的內(nèi)孔粗車時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速為500r/min，進(jìn)給速度為F100～F150mm/min，留精車余量0.2mm～ 0.3mm。

2.直徑為φ112mm內(nèi)孔精車時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速為1200r/min，為取得較好的表面粗糙度選用的進(jìn)給速度為F90～F100mm/min，采用一次走刀加工完成。

3.直徑為φ120mm和φ200mm處的外圓粗車時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速為500r/min，進(jìn)給速度F100～F150mm/min，留精車余量0.3mm～0.5mm。

4.直徑為φ120mm和φ200mm處的外圓精車時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速為1600r/min，進(jìn)給速度F140～F150mm/min，采用一次走刀加工完成。

5.M120×1.5處的螺紋加工時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速選擇800 r/min，選用G76指令來(lái)加工，第一刀的切削深度為0.4mm，選用斜進(jìn)法加工，留精車余量0.1mm，分兩次走刀完成加工。

三、加工時(shí)的幾點(diǎn)注意事項(xiàng)

1.工件裝夾時(shí)，力度要適中并關(guān)好防護(hù)門，防止車削時(shí)打滑飛出傷人和扎刀。

2.在車削時(shí)使用適當(dāng)?shù)睦鋮s液（如切削油和乳化液），能減少受熱變形，使加工表面更好地達(dá)到要求。

3.內(nèi)鏜孔刀采用機(jī)夾鏜刀，縮短換刀時(shí)間且無(wú)須刃磨刀具，具有較好的剛性，能減少振動(dòng)變形和防止產(chǎn)生振紋。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)該夾具的使用和產(chǎn)品加工中各參數(shù)的選擇，較好地解決了加工過(guò)程中精度不達(dá)標(biāo)的情況，該夾具的設(shè)計(jì)不僅減少了工件的裝夾和校正時(shí)間，也減輕了勞動(dòng)者的勞動(dòng)強(qiáng)度，達(dá)到了提高生產(chǎn)效率的目的，經(jīng)濟(jì)效率比較明顯。本文所介紹的方法，雖然只是針對(duì)某一具體的薄壁零件所采取的加工措施，但是也給相類似產(chǎn)品的編程與加工提供一個(gè)方法借鑒。

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