殼體精車外圓夾具設計

隋信舉 趙松林

(煙臺南山學院，山東 煙臺 265713)

圖1所示是筆者公司產品的重要零件。

材料為2A12—T4，規格為φ80mm×4mm的鋁管材。該零件為一典型的細長薄壁筒形件，且外徑有3處φ 75.60－0.10mm。零件生產批量較大，年產2萬件。

1 生產中出現的問題及原因分析

該零件的加工工藝為:下料后，平端面并粗車外圓，然后加工內腔尺寸mm和mm及長度，最后精車外圓，保證尺寸mm、mm及各長度尺寸。由于該零件壁厚較薄，為保證零件各尺寸要求，在車外圓工序中，必須合理設計車外圓夾具。設計的殼體精車外圓夾具如圖2所示。

1.1 生產中出現的問題

將工件裝入精車外圓夾具后夾緊。加工后在數控車床上測量工件，其尺寸精度和幾何形狀精度都符合要求。卸下工件后，由于夾緊力消失，彈性恢復，工件外圓尺寸大部分都在φ75.3～75.6mm，不能滿足產品圖 φ 75.60－0.10mm的要求。

1.2 原因分析

(1)由于該工件毛坯采用管材，而管材經過固溶處理和自然時效后，內部存在較大的殘余內應力。

(2)由于該工件壁厚較薄，如果夾具與工件被夾部位接觸面積太小，夾緊時，工件就會產生過大的彈性變形。工件加工完成從夾具上卸下后，夾緊力消失，工件產生彈性恢復致使外徑超差。

(3)由于選擇切削用量過大，工件在切削過程中，受到較大的切削力作用，使工件產生彈性變形。

2 改進措施

針對殼體產生變形的原因，提出以下改進措施:

(1)采用高低溫循環處理工藝

為減小材料內部的殘余內應力，一般采用高低溫循環處理工藝。雖然能減小材料內部的殘余內應力，但增加了能量消耗。

(2)合理選擇切削用量

要減小夾緊力而又不致使工件在切削過程中發生“打滑”現象，只有減小切削用量，同時，適當提高切削速度，并合理選擇刀具角度。

采用上述兩種措施后，通過試驗，加工后的工件外徑大部分仍然超差。

3 精車外圓夾具改進

為減小工件的彈性變形，決定改進夾具的夾緊方式，將原來的徑向夾緊改為軸向拉緊。改進后的精車外圓夾具如圖3所示。

3.1 夾具結構

該精車外圓夾具的結構主要由定位及夾緊兩部分組成。定位部分主要由撥桿1、法蘭盤2、心軸3組成;夾緊部分主要由連接套4、夾緊套5組成。

3.2 夾具工作過程

3.3 效果

采用改進后精車外圓夾具加工的工件，尺寸精度和幾何形狀精度都完全滿足產品圖的要求。

4 夾具主要零件的設計

4.1 心軸的設計

心軸是殼體精車外圓夾具中比較重要的一個零件，主要是用來定位和連接夾具上其他零件，因此，要求心軸具有良好的綜合機械性能。設計的心軸如圖4所示。

心軸選用45鋼制造，熱處理250～280 HB。

4.2 連接套的設計

連接套也是夾具中重要的一個零件，主要是用來定位和夾緊工件。設計的連接套如圖5所示。

連接套選用45鋼制造，熱處理250～280 HB。

5 生產中注意的問題

(1)工件在精車外圓前，必須先粗車外圓。其目的是切除外表面的大部分余量，以保證之后精車外圓的加工精度。經過粗車外圓的工件，在常溫下，必須放置24 h以上，方可轉入下一道工序。

(2)精車外圓工序采用兩個工步，第1工步先半精車外圓，外圓留加工余量0.15mm;第2工步精車外圓，保證各尺寸。

6 結語

該夾具結構緊湊，拆裝方便，制造簡單，加工出的工件完全滿足產品圖要求。同時，該夾具結構也為同類型工件的加工提供了借鑒。

［1］哈爾濱工業大學，上海工業大學.機床夾具設計［M］.上海:上海科學技術出版社，1987.

［2］上海柴油機廠設計處.金屬切削機床夾具設計手冊［M］.北京:機械工業出版社，1987.