薄壁圓弧形工件加工方案

■濰柴職業(yè)技術(shù)學(xué)院 （山東 261001） 鄭國(guó)棟

薄壁圓弧形工件加工方案

■濰柴職業(yè)技術(shù)學(xué)院 （山東 261001） 鄭國(guó)棟

摘要：介紹在數(shù)控車床上加工薄壁圓弧形工件的方法及夾具的應(yīng)用。該夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用，便于制造，定位精度高，特別適用于帶螺紋的薄壁圓弧類中、小型工件的加工，具有較強(qiáng)的應(yīng)用和推廣價(jià)值。

1. 工件結(jié)構(gòu)及原設(shè)計(jì)工藝

因企業(yè)新產(chǎn)品試制的需要，需加工如圖1所示的薄壁圓弧工件，工件材料為棒料2A12―T4，下料尺寸為φ80mm×100mm。

該工件原設(shè)計(jì)工藝是用鋁板沖壓拉伸的方法制成，但由于產(chǎn)品未定型、沖壓模具成本高等原因，改為用棒料在數(shù)控車床上試制加工。該工件由于壁薄、剛性差、不易夾持及易變形等特點(diǎn)，故加工難度較大。

圖1　工件

2. 加工存在的主要問題

該工件的加工主要存在以下問題：

（1）裝夾變形問題：該工件形狀不規(guī)則，壁厚較薄，僅為2.5mm，剛性差，容易產(chǎn)生裝夾變形。

（2）加工變形問題：由于工件壁薄，在夾緊力、切削力和切削熱的作用下易變形和振動(dòng)，影響工件的加工精度和形狀尺寸。

（3）熱變形問題：加工時(shí)易產(chǎn)生熱變形，一般實(shí)心工件切削熱能夠向內(nèi)部傳導(dǎo)，故溫度不會(huì)有太大上升，但空心壁薄工件的切削熱傳導(dǎo)較慢，故加工時(shí)會(huì)有明顯的升溫，使工件的尺寸得不到保證。

3. 加工方案的確定

根據(jù)以上分析可知，只要解決了這些影響變形的因素，就能加工出合格的零件。

工件裝夾是加工中第一個(gè)要解決的問題，該零件外形不規(guī)則且壁薄，不易采用徑向夾緊，所以采用軸向夾緊的方法，即軸向拉緊增大摩擦力的方法。加工時(shí)為了減小切削力和振動(dòng)，應(yīng)合理地選用車刀的幾何參數(shù)，使精車刀保持鋒利，盡量減少切削力對(duì)工件變形的影響。

具體應(yīng)從以下幾個(gè)方面采取措施：①采用軸向夾緊夾具，防止工件徑向夾緊時(shí)產(chǎn)生變形。②增加裝夾接觸面積，提高工件的剛性，改善夾緊力的分布，以減少夾緊力和切削力的影響。③工件分粗、精加工階段，粗加工時(shí)，以提高生產(chǎn)效率為主，采用較大夾緊力和較大切削用量，使毛坯尺寸盡快接近零件的尺寸要求。精加工時(shí)，宜采用較小的切削用量，以保證零件的加

工質(zhì)量。④合理選擇刀具的幾何參數(shù)，使精車刀保持鋒利，盡量減少切削力對(duì)工件加工變形的影響。⑤充分澆注切削液，降低切削熱，防止工件熱變形。

4. 加工順序的確定

根據(jù)該工件的特點(diǎn)，確定加工順序?yàn)橄葍?nèi)后外，即先加工內(nèi)表面，后加工外表面。加工內(nèi)表面時(shí)，用三爪自定心卡盤直接裝夾工件毛坯外圓；加工外表面時(shí)，用專用夾具特形面心軸支撐內(nèi)表面，采用軸向夾緊方法來(lái)加工外表面，這樣就能增加工件剛性，減少變形，從而保證加工精度。

下面以該工件加工工藝步驟為例，具體說(shuō)明該專用夾具的具體應(yīng)用。

（1）車削內(nèi)表面工序：①粗車基準(zhǔn)外圓φ68mm，長(zhǎng)50mm。②裝夾φ68mm外圓，鉆中心孔，鉆φ9m m、深度89m m孔，鉆φ23mm、深度70mm孔。③車削外螺紋M72×1mm，粗、精鏜內(nèi)孔。

（2）車削外表面工序：①車制夾具。車特形面心軸（見圖2），車鎖緊螺紋套（見圖3）。下料φ85mm×170mm、φ95mm×25mm各一件，材料為45鋼。先用三爪自定心卡盤反爪裝夾圖3所示鎖緊螺紋套工件毛坯外圓，工件車至達(dá)圖樣要求。車完后外圓焊接φ12mm×30mm圓棒（見圖4），用于鎖緊工件時(shí)用。再用三爪自定心卡盤正爪夾圖2所示特形面心軸工件外圓，精車至圖樣尺寸要求，其外形加工完畢后，不能卸下，以備裝夾工件時(shí)保證其同軸度要求。②加工零件外表面。將內(nèi)孔加工完成后的工件外螺紋M72×1mm擰入圖3所示鎖緊套上，旋緊后將鎖緊套M80×1mm擰入特形面心軸上，轉(zhuǎn)動(dòng)鎖緊套用力旋緊（可用施力套筒套在圖4所示φ12mm×30mm圓棒上旋緊），使工件內(nèi)圓弧孔與特形面心軸內(nèi)、外圓弧面緊密配合相貼，將工件壓緊貼合在特形面心軸上（見圖5），對(duì)刀后便可開始車削。

5. 工藝要求

對(duì)于這種圓弧壁薄特形面工件的加工，應(yīng)注意下列工藝要求：①加工時(shí)必須先粗車后精車。②加工時(shí)先內(nèi)孔后外形。③車削時(shí)一定要加注切削液，防止工件熱變形。④刀具參數(shù)選用要盡量減小切削力的影響，多采用大前角使車刀鋒利。⑤粗車、精車時(shí)盡量使工件尺寸保持一致，以利于下一工序加工。

圖2　特形面心軸

圖3　鎖緊套

圖4　帶施力裝置的鎖緊套

圖5　總裝圖

6. 結(jié)語(yǔ)

使用這種方法加工薄壁圓弧特形面，能有效解決裝夾、變形和振動(dòng)等一系列問題，能保質(zhì)保量地完成生產(chǎn)任務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

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收稿日期：（20150227）