薄壁深孔零件的数控加工

薄壁深孔零件的数控加工 摘 要：在机械产品加工中会遇到薄壁深孔不规则盲孔零件加工，装夹难，常规加工方法是难以完成的。为此，本文制定相应加工工艺，提出专用夹具的设计方案。并进一步介绍夹具的制造和使用。经实践证明，该工装是行之有效的，完全达到了形位公差的精度要求，并提高了生产效率。关键词：专用夹具 工艺过程 设备 生产效率前 言：随着科学技术和社会生产的迅速发展，机械产品日趋复杂，加工困难。如薄壁深孔件，在夹紧力和切削力的作用下，容易产生变形、振动，影响工件精度，工件尺寸不容易控制，如果不规则又是盲孔，更加难以加工。由于单一机械设备是不能一次装夹把工件加工出来，也存在着多次装夹的重复定位的精度误差，还存在效率和成本的问题。为此，设计和制造加工薄壁深孔不规则盲孔零件的专用夹具，利用夹具，在多种机械设备上高质量、高效加工该工件，不失为一种有效的方法论文内容：一、 薄壁深孔不规则盲孔零件加工装夹难从图1伸缩筒分析：（1）薄壁装夹受力易变形 伸缩筒为薄壁深孔筒状盲孔零件，最薄壁厚单边只有1.4mm，零件单薄；外圆上有凸台带键槽，键槽内6-80+0.1 mm孔，厚度不均匀，而且盲孔排屑困难。常规夹具装夹受力容易变形，使尺寸难于控制。（2）伸缩筒带外圆凸台，装夹难 车加工时用三爪卡盘装夹卡爪会跟零件上的外圆上凸台产生干涉。如果用四爪装夹零件的精度很难保证，而且校正费时。铣床常规的夹具用平口钳装夹，平口钳夹紧圆柱体很产生容易松动，凸台铣键槽和钻孔，孔底跟轴心有0.1 mm等公差和尺寸得不到保证。凸台上的键槽和孔跟零件的轴心对称度会偏差较大。（3）加工工序内容多，重复装夹。伸缩筒要用到的多种机械设备加工，多次装夹必定带来装夹误差，耗时长，效率低。这与要求相矛盾。如25.4X178mm，内孔有0.1 mm公差，光洁度要求1.6，用数车精加工很难保证，考虑在加工中心上用绞刀来加工。整个伸缩筒结构是薄壁孔深且是盲孔的不规则零件，按常装夹加工困难，质量难保证，效率低。批量生产还增加成本。针对上述问题，很需要为伸缩筒对应的工序内容设计专用夹具。 图1二、加工工艺过程据现有的加工条件和伸缩筒加工内容，加工工艺过程见下表： 零件名伸缩筒材料铝数量5000工序工序内容设备名称夹具刀具量具1钳：下料长189+0.5，保持垂直；下料机夹紧夹具锯片铣刀卡尺2铣：平尾端面保证总长1880.1，保持垂直；数铣平口钳铣刀16卡尺3车:平前端面保证总长187；数车专用夹具钻头19卡尺 车前端外圆上凸台与外圆接平，长度按40；钻前端内孔19深按65；车刀/镗刀镗内孔到20深大于55；4冲：前端螺纹外圆大于31，长度大于40；冲床冲头冲模卡尺5钳：粗钻内孔按17深按170；钻床专用夹具钻头17卡尺6铣：精钻内孔到24深按178；加工中心专用夹具钻头24卡尺7钳：钻尾部2.2通孔；钻床钻模钻头2.2卡尺8车：镗内孔到25.2 0+0.1，深按1780.1（注意是平底）；数车专用夹具车刀卡尺孔底部镗25.60+0.1 长30；镗刀车前端外圆型面，保证28.2长度2，450倒角；车R14.8，31.80斜面；32.5，11X29，60.5；车螺纹1-3/16-16UN外径按30.1 0-0.1；螺纹车刀9铣：铣前端处R4台阶保证尺寸5.5，1；数铣专用夹具铣刀8卡尺10铣：铣螺纹3.10+0.1，键槽长度32.5，深距13.8；加工中心专用夹具铣刀3卡尺铣耳朵端面保证220-0.1尺寸；铣80+0.1孔深3.7，保证尺寸15.2，83；铣刀8铣6-80+0.1孔深7.5，保证5-16.6；铣：平尾端面保证总长184.20.1，保持垂直；铣刀12卡尺11铣：精铰内孔到25.40+0.1深按1780.1；加工中心专用夹具专用铰刀卡尺12钳：去所有毛刺；倒角前后0.3X450；去除内孔铝屑；13钳：喷砂14K检验三、设计方案根据的加工设备和伸缩筒结构特点，结合上表的加工艺过程，主要设计以下两种夹具：（1） 车床夹具（见图2）图2车床夹具此夹具类似软卡爪。车床采用径向夹紧时，采用增大伸缩筒受力面积、增强刚性。使夹紧力作用点均匀、分散、防止工件变形。另外开口16 mm解决车床装夹干涉问题。（2） 铣床夹具、钻床夹具、加工中心夹具（见图3） 图3铣床夹具、钻床夹具、加工中心、冲床夹具此夹具类似轴承，分成A、B两块，内部结合伸缩筒外形做成，可以利用夹具A的6.25 mm尺寸平面与伸缩筒外圆凸台一侧平面作定位基准。解决在铣床夹具、钻床夹具、加工中心装夹难及精度得不到保证、效率低等问题两个夹具都是用线切割做成的，完全能满足图纸0.1mm公差要求。该系列夹具有下列优点：稳定地保证工件的加工精度。工件伸缩筒的形位公差精度，即工件相对于刀具及机床的位置由夹具保证。同一批产品基本上都达到相同的位置精度，因而不仅加工精度高，而且质量也稳定。提高劳动生产率。方便、快速、操作工人无须校正工件，可显著地减少辅助工时，工件在工装中装夹后提高了工件的刚性，因此可加大切削用量，提高了劳动生产率。降低成本。该工装可分别在钻床、数控铣床、数控车床、加工中心使用；在批量生产中，还可以适当使用技术等级较低的工人；再由于劳动生产率的提高，废品率的下降。可见，该夹具可显著的降低生产成本。工件批量愈大，所取得的经济效益就愈显著。四、夹具制造与使用 1、车床加工夹具制造把做软卡爪的轴车成二阶台阶，把40mm的一端在车床夹紧，50mm顶住卡爪，如图4。把整个卡盘和台阶轴焊接在一起，钻中间通孔10mm。按设计图纸2尺寸，用线切割割成三份，制作成软卡爪，注意避开凸台12.5 mm的位置。这样做出整个夹具是卡盘和软卡爪是一体的，保证同轴度。图4车床夹具2、车床夹具的使用（可加工工序内容3、8）本夹具使用见图5。装夹时把伸缩筒凸台对着最大缺口16mm方向装夹，这样就可以避开跟卡爪的干涉。使用这个夹具在增大受力面积的同时增强伸缩筒的刚性，夹紧时不易产生变形，定位精度比较高，可以达到0.02左右的同轴度。零件装夹快速不用校正，很好解决了直接用三爪装夹干涉和受力变形的问题。可用于上表伸缩筒加工工序内容3、8，一次装夹加工多项内容，加工精度高，质量保证，效率高。 图5车床夹具的使用（二）1、铣床、钻床、加工中心夹具制造在车床上用45#钢加工一根71mm圆柱，按设计图纸3。车平端面及外圆光到60mm，保证端面跟外圆垂直。切长度100mm。钻10 mm小孔。把圆柱车端面一端放在线切割平台上，校正圆柱垂直。用磁吸座吸住圆柱表面。见图6，先加工好整体，然后分别加工出A和B两块。本夹具有9个工序内容加工都要应用，要多做几个。图6钻床、铣床、加工中心夹具2、铣床、钻床、加工中心夹具的使用（可用于加工4、5、6、7、10、11）此夹具可以A和B两块一起用，也可以单块使用；可以竖放，也可以水平放。根据工序容需要灵活运用，定位可靠，操作方便。夹具在数控铣床、加工中心上使用（工序内容：6、11）如图7、图8，把夹具A、B分别竖放固定在平口钳的钳口，校正垂直度，。底下放平垫块调节好高度。松开平口钳，把伸缩筒凸台紧贴夹具A的6.25尺寸基准面位置，保持垂直，夹紧伸缩筒。装上24钻头，利用工件圆心作为零点可以加工序内容6：精钻内孔24深178工序，如图9。换上25.4绞刀可以加工工序内容11：精铰25.4内孔深按178工序，如图10。钻头轴线与孔轴线保持高精度，操作方便、快捷，省时。图7 图8图9 精钻内孔 图10精铰内孔 夹具在钻床的使用（工序内容7） 在固定钳口固定一块的向左伸出的伸长板，见图11。夹具A竖放在伸长板上，校正垂直度，并用螺钉固定。装夹时，伸缩筒底面接触面是平的，把凸台一侧紧贴夹具A的6.25尺寸平面定位，用左手辅助按住伸缩筒和夹具A，就可以完成工序内容7：钻尾部2.2通孔，见图12。这个工装定位精度高，保证小孔质量，效率高。图11 图12钻尾部2.2通孔加工中心夹具的使用（工序内容11）见图13，把夹具A、B水平横放固定平口钳上，校正水平。平口钳一侧装一铁条以螺纹尾端面定长度位置。松开钳口，见图14，把伸缩筒凸台紧贴夹具A的6.25尺寸基准面位置，保持水平夹紧加工。此工装用加工中心可以一次装夹完成工序11四项内容。定位准确，精度高，效率高，操作劳动强度低。图13 图14五、结论经过生产实践，通过多种生产设备联合使用，根据零件的加工工艺设计上述所用的专用夹具，能够很好地解决薄壁筒零件加工容易变形，普通装夹难于保证零件精度的问题。保证质量同时大大地提高了劳动生产率，降低了成本，取得了良好的经济效益。该加工伸缩筒的专用夹具完全达到了设计目的。五 、致谢本文在写的过程中得广东机电职业技术学院邱志雄老师悉心指导、修改。还有同事范学良老师的帮助，一并致谢。【参考文献】1、 彭德荫 主编：车工工艺技能训练 中国劳动社会保障出版社2001年06月第1次出版。2、 李华 主编： 机械制造技术 高等教育出版社 2005年3月第8次印刷出版。3、 钱可强 主编： 机械制图 中国劳动社会保障出版社 2001年7月第10次印刷出版。4、 梁耀光 王宝荣 主编：技师论文撰写与答辩 广东经济出版社2008年1月第7次印刷出版。5、 谢晓红主编 数控车削编程与加工技术 电子工业出版社2007年02月第6次出版。 10