典型殼體零件加工工藝及夾具設計

李婷

摘要：本文主要介紹殼體零件的數控加工中夾具裝夾設計及加工工藝分析，闡述保證零件位置公差的關鍵問題和裝夾零件時的注意事項。

關鍵詞：殼體零件；裝夾設計；加工工藝

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1005-1422（2015）06-0089-02

在機械加工中，由機床、夾具、刀具與被加工工件一起構成了這一加工過程的一個整體，這一整體稱為機械加工工藝系統。因而，分析機械加工精度的過程，也就是分析這一工藝系統在各種不同的工作條件下以各種不同方式反映工件的加工誤差，而機床、夾具又是這一工藝系統的重要組成部分，復雜的零件常用數控加工以達到其各種技術要求，在加工零件之前必須進行工藝規劃分析和設計，目的是希望得到使用數控機床后的最佳工藝制造流程，最大限度地提高生產效率。

對于殼體零件，采用數控加工，可有效提高零件質量，安裝容易，改善傳動性能，延長產品使用壽命，以下圖典型零件為例介紹殼體零件的加工過程中的部分工藝。

一、殼體零件的技術要求分析

（1）如圖一所示零件，要確保主視圖位置公差26±0.02、55±0.02、9.5±0.02，主視圖B面與￠15沉孔平面距離31.6±0.02，平行度0.02符合圖紙要求。

（2）右視圖￠18+0.02孔與￠11+0.02軸承孔有垂直度要求，所以二次裝夾所用基準要保持相互垂直關系。

（3）右視圖平面與￠11+0.02軸承孔中心有67±0.02位置公差要求。

（4）后視圖孔位置與主視圖孔位置有同位度要求。

二、在安排工藝流程中主要考慮的因素

（1） 選擇最短的加工工藝流程。

（2） 盡量發揮機床的各種工藝特點，追求最大限度地發揮數控機床的綜合加工能力特長（多工序集中的工藝特點），應在生產流程中配置最少的機床數量、最少的工藝裝備和夾具。

（3）工序集中與工藝加工漸精原則的矛盾。

（4） 在對典型工件族工藝流程的安排中，應妥善安排各臺機床和生產線的手工調整和檢測等工作，即人工干預的影響。

三、關鍵裝夾工具的解決方案

夾具的作用是使工件相對于機床和刀具具有一個正確的安裝位置，因此，夾具的制造誤差對工件的加工精度影響很大。一是基準不重合誤差，在零件圖上確定某一表面尺寸、形狀、位置所依據的基準稱為設計基準。在工序圖上用來確定本工序所加工表面加工后的尺寸、形狀、位置所依據的基準稱為工序基準。在機床上對工件進行加工時，須選擇工件上若干幾何要素作為加工時的定位基準，如果所選用的定位基準與設計基準不重合，就會產生基準不重合誤差。二是定位副制造不準確產生的誤差，夾具上的定位元件不可能按基本尺寸制造得絕對準確，其實際尺寸（或位置）都允許在規定的公差范圍內變動。

加工此零件，首先要解決裝夾問題，這是加工的前題和準備工作，必須要做好，也就是要制作一套工裝夾具，是用來確保￠18+0.02孔與各位置公差達到圖紙要求，下面對夾具進行設計。

夾具如圖二所示（已省略安裝螺絲及零件壓緊螺絲），在夾具上設置了兩個工位01和02，工位01的定位基準為圖示的A、B、C三個平面，三平面于空間構成工位01的坐標標系。此工位的作用：一是用于加工主視圖上螺孔，軸承孔，定位孔，通孔和臺階，二是用于加工后視圖上的螺孔，定位及沉孔，工位02的定位基準是圖示的A1、B1、C1三個平面，同樣此平面于空間亦構成工位02的坐標系，其作用是用于加工上視圖尺寸￠18+0.02孔，M5螺紋孔，平面到￠11+0.02軸承孔中心距離67±0.02，此夾具的制造關鍵在于保證兩坐標系的平行與垂直關系，夾具制造完后，須經嚴格檢驗，方向投入生產加工使用。

四、主要加工工藝規劃

（1）利用普通車床和普通銑床分別加工圖三所示的件A和B，并組裝成圖三所示的毛壞。其中外圓￠132.mm車至尺寸，內圓為￠98. mm車至尺寸，殼體高度為55.3mm（圖紙要求是55mm，留0.3mm余量），內圓￠125. mm臺階深16.3mm （圖紙要求￠124.5+0.3+0.0，深度16. mm，分別留0.5 mm和0.3 mm余量），￠11+0.02孔在車床鉆孔至￠10，此孔未精加工之前作為加工4個￠11工藝沉孔時壓緊零件用。67±0.02尺寸留1-2mm余量。

（2）加工主視圖所需尺寸，在機床上校正夾具的坐標方向并壓緊夾具，把模板放置在01工位上壓緊，再把殼體放置于模板上，以殼體外圓￠132 mm和鑲件80mm尺寸定位工件，用一支M10內六角螺絲穿過殼體￠10通孔壓緊零件（見圖四），找出內圓￠125. mm中心為加工零點值X1Y1，并把其輸入到數控機床內，首先加工4個￠11工藝沉孔，加工￠7通孔時，由于孔較深，為防止鉆頭拆斷，必須采用G83啄鉆方式。加工完4個￠11工藝沉孔后，用4支M6內六角螺絲穿過￠11沉孔壓緊零件，拆去原先M10壓緊螺絲。用中心鉆分別定位M4螺紋孔，￠3+0.02孔￠9+0.02孔，中心鉆選用英寸中心鉆，選用該中心鉆的特點是，定位孔時通過深度控制，一次把定位和孔口倒角加工完，減少孔口倒角工序。M4螺紋孔按鉆底孔￠3.3后用M4絲攻攻牙，￠3+0.02￠9+0.02孔分別采用鉆孔、粗鏜、精鏜，￠11+0.02孔已有￠10底孔，采用粗鏜、精鏜。粗鏜時單邊留0.15余量精鏜，這樣既可保證加工精度，亦能充分發揮加工中心的高效率性，在加工過程中，為防止鋁屑粘刀，提高加工表面粗糙度，必須加冷卻液，具體的切削參數，粗鏜主軸1500r/m，進給速度50mm/m，精鏜主軸轉速2000 r/m，進給速度40 mm/m，完成孔的加工后，精銑B面與￠15沉孔平面，B面只有0.3 mm余量，采用￠20平刀一次精銑到尺寸，為避免在B面上留下進退刀痕跡，必須采用切線進退刀方式，切削參數主軸轉速S1000 r/m，進給速度為200 mm/m，￠15沉孔平面加工采用￠8平刀一次精加工到尺寸，進刀和退刀也采用切線進刀和退刀方式，加工程式見附表程式0001。完成主視圖所需加工尺寸后，利用加工中心Y方向讀數測量出67±0.02的實際距離，計算出加工余量，為在02工件加工67±0.02作準備，測量方法是用￠10零位棒，在01工位的加工零點，也是￠11+0.02孔的中心Y向讀數為零，再移動Y向工作臺，使零位棒接觸67±0.02側面，Y向讀數會顯示實際距離，這樣的測量方法只需用于首件加工，以后加工就不需要。

（3） 上視圖尺寸的加工，把零件與模板構成的整體從工位01移置于工位02上（見圖四），壓緊后，X方向加工零點與01工位數值相同，Y方向加工零點定在￠18+0.02孔中心上。首先用￠16平刀粗銑67±0.02尺寸，加工時根據在01工位測量出67±0.02余量是多少，留0.3 mm余量精銑，粗銑完后用中心鉆定位￠18+0.02孔和M5螺紋孔，M5螺紋孔的加工按鉆底孔￠4.2后用M5絲攻攻牙，￠18+0.02孔的加工過程，分別采用￠12鉆頭鉆孔，￠16平刀擴孔，￠17.7鏜刀粗鏜，￠18鏜刀精鏜，要注意的是，由于￠18+0.02孔較深，鉆孔必須采用G83啄鉆方式，以方便鋁屑排出而防止鉆頭拆斷。鏜孔時，要采用剛性好的鏜刀，鏜孔完后用￠16平刀精銑67±0.02到尺寸。

（4）最后加工后視圖面各孔，從02工位拆下模板和零件，把模板重新裝夾在01工位上，用殼體外圓￠132和￠9+0.02孔定位后壓緊。加工零點和主視圖加工零點數值相同，首先用中心鉆定位M6螺紋孔，￠5.5+0.02孔，￠11沉孔已加工￠7通孔，直接用￠11平刀擴孔，M6螺紋孔的加工按鉆底孔￠5.1后用M6絲攻攻牙，￠5.5+0.02孔按鉆底孔￠5.1后用￠5.5鏜刀精鏜到尺寸。

參考文獻：

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責任編輯 賴俊辰