薄壁鋁合金機(jī)殼內(nèi)孔加工用固定裝置的設(shè)計(jì)研究

董秋炯　李均均　陳周軍

摘 要：薄壁鋁合金零件因具有重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、材料節(jié)省的特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用在各工業(yè)部門(mén)，但由于其剛性差、強(qiáng)度弱，在加工中極容易變形，使零件的形位誤差增大，零件的加工質(zhì)量不易保證，薄壁鋁合金零件的加工也成為傳統(tǒng)機(jī)械加工中比較棘手的問(wèn)題。該文針對(duì)薄壁鋁合金零件傳統(tǒng)加工方式的不足，設(shè)計(jì)一種薄壁鋁合金機(jī)殼內(nèi)孔加工用的固定裝置，能有效克服加工時(shí)工件因夾持易變性的難點(diǎn)，并保證加工精度。

關(guān)鍵詞：薄壁零件 機(jī)殼內(nèi)孔 固定裝置

中圖分類號(hào)：TG751 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）02（a）0089-01

目前，許多薄壁回轉(zhuǎn)體鋁合金零件在普通數(shù)控車床上加工時(shí)，通常采用三爪卡盤(pán)或液壓三爪卡盤(pán)三點(diǎn)向心120°分布夾緊方式。這種加工方式應(yīng)用于薄壁鋁合金零件生產(chǎn)時(shí)存在一個(gè)難點(diǎn)：由于加工零件壁厚很薄，夾緊時(shí)易于變形，加工后放松卡爪，零件回彈就成了棱圓形，導(dǎo)致零件報(bào)廢。雖然可通過(guò)計(jì)算適當(dāng)?shù)卦黾右稽c(diǎn)外徑，以提高零件抗變形的能力，使變形減小到允許的程度。但是，這種加工方式仍不大受歡迎，一方面是因?yàn)槊糠N薄壁鋁合金零件的技術(shù)參數(shù)要求不一，計(jì)算使技術(shù)人員工作量較大。另一方面，對(duì)于三爪卡盤(pán)，操作人員在短時(shí)間內(nèi)難以準(zhǔn)確掌握卡爪夾緊力與零件變形的關(guān)系，實(shí)際應(yīng)用效果不理想。假如采取在三爪上增焊材料的方式，當(dāng)零件加工完從車床取下之后測(cè)量，發(fā)現(xiàn)尺寸、真圓度誤差較大，難以滿足薄壁零件的技術(shù)要求；對(duì)于液壓三爪卡盤(pán)，在不斷調(diào)低油壓的情況下，經(jīng)常出現(xiàn)工件掉落或者撞刀，導(dǎo)致生產(chǎn)效率較低。

因此，該文針對(duì)現(xiàn)階段三爪卡盤(pán)夾緊加工薄壁鋁合金工件存在的弊端與技術(shù)不足，對(duì)卡盤(pán)上的三爪夾緊工件的方式進(jìn)行了創(chuàng)新，設(shè)計(jì)了一種薄壁鋁合金機(jī)殼內(nèi)孔加工用的固定裝置。

1 總體方案

薄壁鋁合金加工的難點(diǎn)歸根到底是由于工件厚度太薄，鋁合金材質(zhì)工件的受力點(diǎn)無(wú)法承受卡盤(pán)上的三爪直接夾緊時(shí)的作用力，為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計(jì)技術(shù)方案如下。

當(dāng)薄壁鋁合金機(jī)殼內(nèi)孔加工工件時(shí)，將三爪夾緊工件的方式由直接設(shè)計(jì)為間接，通過(guò)一固定裝置實(shí)現(xiàn)，即該裝置一端與機(jī)床卡盤(pán)三爪連接，另一端固定工件。使用時(shí)，車床直接夾持該固定裝置，該固定裝置避開(kāi)了工件易變形的部位，其只起導(dǎo)向作用。用工件的邊緣端腳來(lái)定位，并用固定件壓死防止其脫出。

2 設(shè)計(jì)內(nèi)容

薄壁鋁合金機(jī)殼內(nèi)孔加工用固定裝置的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容包括其夾體軸心的設(shè)計(jì)和臺(tái)面上定位結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，具體如下。

2.1 固定裝置夾體的軸心設(shè)計(jì)

該文設(shè)計(jì)的一種薄壁鋁合金機(jī)殼內(nèi)孔加工用的固定裝置，有一個(gè)套筒狀的夾體，夾體的后端與機(jī)床卡盤(pán)上的三爪相連，設(shè)計(jì)夾體軸心與卡盤(pán)上的三爪的軸心一致，能有效保證夾持工件各部位受力均勻，對(duì)滿足工件的工藝要求及尺寸穩(wěn)定性至關(guān)重要。眾所周知，三爪卡盤(pán)是由一個(gè)大錐齒輪，三個(gè)小錐齒輪及三個(gè)卡爪組成。三個(gè)小錐齒輪與大錐齒輪嚙合，大錐齒輪的背面有平面螺紋結(jié)構(gòu)，三個(gè)卡爪等分安裝在平面螺紋上。用小錐齒輪帶動(dòng)大錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，它背面的平面螺紋就使三個(gè)卡爪同時(shí)向中心靠近或退出，由于平面矩形螺紋的螺距相等，所以三爪運(yùn)動(dòng)距離相等，有自動(dòng)定心的作用。工作時(shí)，三爪自定心卡盤(pán)利用三個(gè)螺釘，通過(guò)盤(pán)體止口端面上的螺孔，將卡盤(pán)緊固在機(jī)床法蘭上，在動(dòng)力作用下，小齒輪帶動(dòng)盤(pán)絲轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)盤(pán)絲端面螺紋的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)三塊卡爪同時(shí)趨進(jìn)或離散。而卡盤(pán)三爪通過(guò)與該固定裝置的夾體作用于工件，因此，夾體軸心與卡盤(pán)三爪一致，保證了三爪卡盤(pán)在趨進(jìn)或離散時(shí)對(duì)夾持工件輸出力量的等量及方向的一致性，準(zhǔn)確的發(fā)揮固定裝置的導(dǎo)向作用。

2.2 固定裝置臺(tái)面上定位結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

該文設(shè)計(jì)車床卡盤(pán)上的三爪夾緊工件的方式由直接變?yōu)殚g接，這種夾緊方式直接依靠該機(jī)殼內(nèi)孔加工用的固定裝置實(shí)現(xiàn)，因此，固定裝置作為連接樞紐，其對(duì)工件與三爪的牢固連接是基礎(chǔ)，一端通過(guò)夾體與三爪連接固定，另一端通過(guò)固定裝置臺(tái)面上的定位件與定位柱與工件連接固定，由于工件厚度很薄，故定位件與定位柱十分重要。

該固定裝置中，夾體的上端面沿半徑方向向外延伸形成一固定臺(tái)面，固定臺(tái)面上均勻布置三個(gè)可拆卸的定位件，定位件由U型板和螺釘構(gòu)成，其中螺釘與固定臺(tái)面連接，U型板的開(kāi)口端穿過(guò)螺釘后插入待加工工件的端腳底面。為了更好的配合，U型板的下端面設(shè)有與待加工工件的端腳底面相配合的缺口，設(shè)計(jì)該缺口對(duì)應(yīng)于待加工工件的端腳底邊，使兩者配合十分貼合。同時(shí)，固定臺(tái)面上設(shè)置至少兩根用于與工件端腳止轉(zhuǎn)配合的定位柱。這種設(shè)計(jì)保證了固定裝置固定工件的可靠性、穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)以工件的邊緣端腳來(lái)定位，能用固定件壓死工件，防止工件的脫出，避免了液壓三爪卡盤(pán)調(diào)低油泵時(shí)工件掉落或者撞刀情況的發(fā)生。

此外，該裝置能滿足批量生產(chǎn)的需要。批量生產(chǎn)薄壁鋁合金零件時(shí)，可根據(jù)車床中生產(chǎn)工件與裝置中安裝工件的耗用時(shí)間，制作合適數(shù)量的固定裝置，使安裝工件與車床生產(chǎn)同時(shí)進(jìn)行，固定裝置循環(huán)使用。

3 結(jié)語(yǔ)

該文提供的一種薄壁鋁合金機(jī)殼內(nèi)孔加工用固定裝置，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便的特點(diǎn)，并且通過(guò)該固定裝置的傳導(dǎo)作用，避免了加工時(shí)機(jī)床卡盤(pán)上的三爪直接對(duì)薄壁鋁合金工件的夾持，解決了夾持過(guò)程中導(dǎo)致工件變形報(bào)廢的問(wèn)題，直接提高了產(chǎn)品質(zhì)量，能有效滿足薄壁鋁合金工件的工藝要求和尺寸穩(wěn)定性。

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