支承套零件的加工工藝及夾具設(shè)計(jì)

摘要：文章就支承套零件特點(diǎn)和加工難點(diǎn)展開了論述，并針對(duì)零件的加工制定了具體的加工工藝分析和夾具設(shè)計(jì)，為支承套類零件的加工提供了理論依據(jù)和實(shí)踐基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：支承套；加工工藝；夾具設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）18-0012-02

支承套類零件在機(jī)械工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。但是，由于支承套類零件一般壁薄、直徑大，且長(zhǎng)度較長(zhǎng)，屬于薄壁筒類零件。該類零件自身結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)使得其裝夾和加工都相對(duì)困難。由于工件的剛性較低，在加工過程中的夾緊力和切削力作用下，容易產(chǎn)生振動(dòng)和變形，影響工件的尺寸精度、形狀位置精度和表面加工質(zhì)量，難以達(dá)到預(yù)期的加工要求。而目前傳統(tǒng)的支承套類零件的加工工藝和夾具僅適用于單件或小批量生產(chǎn)，難以滿足機(jī)械工業(yè)對(duì)于支承套零件大量的需求。因此，研究并改進(jìn)支承套零件的加工工藝和夾具設(shè)計(jì)具有重要的理論和實(shí)際意義。本文針對(duì)支承套零件的加工和裝夾難點(diǎn)，對(duì)該類零件的加工工藝和裝夾夾具進(jìn)行了分析和改進(jìn)設(shè)計(jì)，旨在實(shí)現(xiàn)支承套零件的大批量和高質(zhì)量的生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。

1 支承套零件的結(jié)構(gòu)與工藝性分析

典型支承套零件如圖1所示，屬于薄壁臺(tái)階套環(huán)。該零件材料為45鋼，毛坯為鍛坯，在粗加工之前采用正火熱處理。從圖中可以看出，該支承套零件有兩處外圓，直徑分別為50mm和56mm，內(nèi)孔直徑為44mm，長(zhǎng)度為60mm。其中，臺(tái)階長(zhǎng)度4mm。以內(nèi)孔中心線為基準(zhǔn)，兩處外圓對(duì)內(nèi)孔的同軸度誤差為0.02mm。

兩處外圓以及內(nèi)孔的表面粗糙度要求均為Ra1.6。此外，外圓還有圓度要求，精度為0.02mm。

從設(shè)計(jì)圖中來(lái)看，該支承套零件的形狀精度和表面加工質(zhì)量要求均較高，但其壁厚卻只有3mm。這就意味著零件在裝夾加工過程中，夾具的夾緊力和刀具的切削力都對(duì)零件的加工精度有著較大的影響。由于壁厚較薄導(dǎo)致零件剛度低，易產(chǎn)生振動(dòng)和變形，零件的加工質(zhì)量難以達(dá)到預(yù)期的精度。

目前針對(duì)這種薄壁支承套零件的加工主要有以下三種常用方法：

（1）一次性加工成型。其一般的工藝流程是先去除毛坯工件的外圓和內(nèi)孔余量，使工件的外圓和內(nèi)孔尺寸與設(shè)計(jì)尺寸保持較低的加工余量，即粗加工過程。然后進(jìn)行半精加工，減小刀具的進(jìn)給量和進(jìn)給速度，使待加工表面留有均勻的加工余量，為零件的精加工做好準(zhǔn)備。最后對(duì)工件進(jìn)行精加工，使零件達(dá)到設(shè)計(jì)的尺寸精度和形狀精度。從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際加工情況來(lái)看，支承套零件的精加工階段是最難掌握的工序。由于此時(shí)工件的剛度已經(jīng)很低，容易在刀具車削力的作用下產(chǎn)生嚴(yán)重的讓刀現(xiàn)象，進(jìn)而產(chǎn)生震刀現(xiàn)象，影響工件車削的精度，甚至無(wú)法順利進(jìn)行車削加工。

（2）可漲芯軸撐內(nèi)孔車外圓加工法。這種方法采用可漲芯軸來(lái)加工工件的強(qiáng)度和剛度，以保證外圓車削的精度。但是，由于支承套零件對(duì)于內(nèi)孔尺寸的尺寸精度和形狀精度都有較高的加工要求，而可漲芯軸的作用力卻不是完全精確可控的。不均勻的可漲芯軸作用力會(huì)導(dǎo)致零件內(nèi)孔的變形。

（3）塞堵頭夾外圓車內(nèi)孔，配合堵頭頂中心孔車外圓加工。這種方法是先將內(nèi)孔加工到設(shè)計(jì)尺寸，然后將頂尖裝入零件內(nèi)孔帶有中心孔的堵頭中，另一端夾持外圓。這種加工工藝對(duì)于堵頭外圓和中心孔的同軸度精度要求較高，在實(shí)際加工實(shí)踐中容易出現(xiàn)壁厚不均勻和扭曲變形等現(xiàn)象。

由零件的結(jié)構(gòu)與加工工藝分析可見，傳統(tǒng)的加工工藝并不適于加工支承套零件。

2 加工工藝和夾具的改進(jìn)設(shè)計(jì)

基于上述零件的結(jié)構(gòu)與加工工藝分析，本文設(shè)計(jì)了所示專用車夾具。夾具的圓柱側(cè)面銑出通槽，右側(cè)端面安裝壓板6和擋板10。工件裝夾時(shí)，通過壓板使工件2的右端面與夾具軸向壓緊，而其左端面則與可換套緊密貼合，其外圓則與可換套的內(nèi)孔配合。為了防止可換套在加工時(shí)與工件產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，在可換套外圓柱面銑出通槽，配合緊定螺釘3周向固定。裝夾完畢后即可進(jìn)行工件的切削加工。加工工序完成后，松開螺母8。工件裝夾較緊時(shí)，采用輔助橡膠棒或銅棒穿過夾具外圓的通槽老敲擊工件的左端面來(lái)拆卸工件。可換套與工件的配合精度在長(zhǎng)期重復(fù)裝夾使用中逐漸降低，這時(shí)可以采用類似的拆卸方法拆除受損可換套并及時(shí)更換。這種夾具設(shè)計(jì)不僅可以提高工件車切削加工時(shí)的剛度和強(qiáng)度，且工件的裝夾和拆卸方便，提高了工件的加工效率。實(shí)踐證明，在支承套零件的加工中采用這種專用夾具，既可以保證零件達(dá)到設(shè)計(jì)的加工精度要求和質(zhì)量要求，又可以提高生產(chǎn)效率，進(jìn)而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

針對(duì)這種專用夾具，本文設(shè)計(jì)了支承套零件的加工工藝流程。其基本流程是：先將工件外圓加工到設(shè)計(jì)尺寸，再采用上述專用夾具車削內(nèi)孔。工件的外圓車削采用傳統(tǒng)加工方法進(jìn)行，經(jīng)過粗加工、半精加工和精加工工序達(dá)到設(shè)計(jì)尺寸和精度。在此基礎(chǔ)上，采用專用夾具裝夾工件，進(jìn)行內(nèi)孔的加工。為了確保工件達(dá)到設(shè)計(jì)加工精度，專用夾具可換套與夾具內(nèi)孔應(yīng)保持較高的配合精度。由于外圓的加工精度很高，從而易于實(shí)現(xiàn)內(nèi)孔與外圓的同軸度要求。而專用夾具彌補(bǔ)了工價(jià)加工內(nèi)孔時(shí)剛度和強(qiáng)度較低的缺點(diǎn)，使得工件受力較為均勻，杜絕了讓刀、震刀現(xiàn)象的出現(xiàn)，從而保證了工件的加工精度和加工質(zhì)量。

本文針對(duì)支承套零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和加工難點(diǎn)，分析了其加工工藝流程。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了專用夾具和配套加工工藝。實(shí)踐證明，支承套零件的加工精度可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，且加工質(zhì)量穩(wěn)定。采用專用夾具加工，工件的裝夾和拆卸方便，工作效率高。夾具良好的可換性既保證了零件加工質(zhì)量的穩(wěn)定，又降低了夾具成本，易于實(shí)現(xiàn)支承套零件的大規(guī)模生產(chǎn)。

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