異徑四通管在數(shù)控銑床上的加工

陳家福

摘要：異徑四通管零件形狀奇特，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，且難于裝夾，不好對(duì)刀，甚至還有薄壁結(jié)構(gòu)，其十字軸線的幾何公差要求相對(duì)較高。本文主要論述了該零件在數(shù)控銑床上的裝夾與加工問題。

關(guān)鍵詞：異徑四通管;薄壁零件;夾具設(shè)計(jì);數(shù)控加工

中圖分類號(hào)：TG547? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-957X（2020）20-0078-02

0? 引言

本零件是一個(gè)異徑四通管，鑒于當(dāng)前設(shè)備條件限制，只能使用數(shù)控車床或數(shù)控銑床加工，而如果用數(shù)控車加工，至少需要裝夾兩次分別加工各個(gè)孔徑，加工期間當(dāng)鏜刀過長(zhǎng)則導(dǎo)致剛性變差，影響加工精度，然后還要到數(shù)控銑床上裝夾定位加工24*14的方形孔。綜合以上原因考慮，研究設(shè)計(jì)一夾具在數(shù)控銑床上完成本零件的加工。

1? 零件結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求

該零件尺寸及公差要求如圖1

所示。

2? 夾具設(shè)計(jì)

根據(jù)對(duì)以上問題的分析，在現(xiàn)有加工設(shè)備為數(shù)控銑床的情況下，為了能快速裝夾、快速對(duì)刀，滿足加工精度要求，設(shè)計(jì)了如圖2一套專用夾具。

這套夾具主要由02夾緊圓盤、03基準(zhǔn)圓盤、04底板、05定位鎖緊銷等主要部分組成。各部分組件介紹：

2.1 02基準(zhǔn)圓盤（結(jié)構(gòu)及部分尺寸如圖3所示）

該零件主要由以下幾部分組成：①中間兩塊10厚及一塊15厚的凸塊主要用于支承工件，支承點(diǎn)位于工件壁厚為5mm的面上從而不易產(chǎn)生變形，凸塊上面加工的三個(gè)圓柱面用于定位異徑四通管道零件的兩條軸線，由此確定工件的中心點(diǎn)，并且設(shè)計(jì)與該圓盤軸線重合;②圖3中3個(gè)？準(zhǔn)15的圓柱主要用來導(dǎo)向定位03夾緊圓盤，該圓柱末端加工有？準(zhǔn)10*5定位孔、M8*12螺紋孔;③圖3中4個(gè)？準(zhǔn)15H7孔為角度定位孔，4個(gè)孔的相對(duì)位置精度要求較高，每一個(gè)孔負(fù)責(zé)定位異徑四通管兩軸線中的一個(gè)工位，孔前端帶有錐度面，配合05定位鎖緊銷進(jìn)行定位、鎖緊。

2.2 03夾緊圓盤

03夾緊圓盤與02基準(zhǔn)圓盤基本相似，并配合02基準(zhǔn)圓盤進(jìn)行夾緊工件。02基準(zhǔn)圓盤上？準(zhǔn)15的圓柱長(zhǎng)為94.5mm，而03夾緊圓盤上？準(zhǔn)15的圓柱長(zhǎng)為5mm，兩圓盤之間的設(shè)計(jì)距離為100mm，當(dāng)裝夾上工件后，兩者？準(zhǔn)15的圓柱之間存在間隙，使得用M8螺栓鎖緊時(shí)能產(chǎn)生一定的預(yù)緊力夾緊工件。

2.3 04底板

04底板主要負(fù)責(zé)支承03基準(zhǔn)圓盤、02夾緊圓盤組件，通過兩端的安裝槽可用螺栓直接固定在機(jī)床工作臺(tái)上。底板兩底面具有一定平面度要求，安裝好后必須與機(jī)床工作臺(tái)平行，四側(cè)面與底面垂直，在對(duì)刀時(shí)可做為對(duì)刀基準(zhǔn)，找正工件中心點(diǎn)。

？準(zhǔn)15H7孔為角度定位鎖緊孔，后端加工有M12螺牙，通過05定位鎖緊銷可將02基準(zhǔn)圓盤定位并固定。

在夾緊側(cè)的凸臺(tái)上安裝快速夾CH-102-B，可快速夾緊或松開兩圓盤，限制其在Y、Z方向的運(yùn)動(dòng)。

2.4 05定位夾緊銷（結(jié)構(gòu)及部分尺寸如圖4所示）

該銷由于在使用中，需要反復(fù)定位鎖緊，所以要求定位銷軸應(yīng)具有較好的耐磨性，本零件采用20#鋼表面滲碳淬火處理，硬度要求達(dá)到HRC55～60，圖4中？準(zhǔn)15g6部分為導(dǎo)向定位部分，精度要求較高。

3? 裝夾及加工過程

裝夾：本零件為鋁件，毛坯通過精密鑄造得到，精密鑄造是相對(duì)于傳統(tǒng)的鑄造工藝而言的一種鑄造方法，它能獲得相對(duì)準(zhǔn)確地形狀和較高的鑄造精度。在進(jìn)行裝夾前先把04底板用螺栓固定在工作臺(tái)上，打表，較正X、Y方向;把毛坯件先放在02基準(zhǔn)圓盤的支承凸塊上，然后03夾緊圓盤通過？準(zhǔn)15的圓柱定位并用M8螺栓鎖緊，此時(shí)兩圓盤已能緊緊固定住工件毛坯;把固定好的兩圓盤放到04底板的支架位上，調(diào)整角度，使得02基準(zhǔn)圓盤上的？準(zhǔn)15H7定位孔對(duì)準(zhǔn)04底板上對(duì)應(yīng)的孔位;用05定位鎖緊銷擰緊;把快速夾CH-102-B推到壓緊位置。

對(duì)刀：04底板大小為200*170，X、Y方向?qū)Φ斗謩e取兩者中線位置為0，Z方向從底板上表面向上偏50mm設(shè)為0。

工藝過程：加工？準(zhǔn)64至5mm深、？準(zhǔn)60mm孔至18mm深、加工方形孔24mm*14mm;松開快速夾，擰開05定位鎖緊銷，旋轉(zhuǎn)90°至另一工位，然后再次擰緊05定位鎖緊銷，把快速夾推到壓緊位，加工這一工位上的尺寸;以此順序加工四個(gè)方向上的內(nèi)外孔尺寸到達(dá)圖紙要求。

對(duì)薄壁部分的處理：影響薄壁件加工精度的因素主要有兩方面：

①工件壁薄，由工件、刀具和夾具組成的切削系統(tǒng)剛性較差，裝夾工件時(shí)，在夾緊力的作用下極易產(chǎn)生變形。切削加工過程中易產(chǎn)生切削振動(dòng)，在切削力，特別是徑向切削力即背向力的作用下，容易產(chǎn)生振動(dòng)和變形，影響工件的尺寸精度、形狀、位置精度和表面粗糙度。

對(duì)此，在夾具設(shè)計(jì)時(shí)，我把夾緊位設(shè)計(jì)在大管徑？準(zhǔn)60的中間壁厚為5mm部分，減少由于夾緊力作用而產(chǎn)生的變形;在切削加工過程中，選擇以切向切入和切向切出的方式從中間向兩側(cè)進(jìn)刀，采用高轉(zhuǎn)速，Z方向進(jìn)給量選擇為徑向切削用量的1/10左右，以防止和減少薄壁部位的變形。

②由于工件壁薄，切削熱會(huì)引起工件熱變形，使工件尺寸難于控制。

在本零件加工中，因?yàn)榧庸げ课缓?jiǎn)單，加工時(shí)間短，采用冷卻液進(jìn)行冷卻后，切削熱引起的變形已經(jīng)被忽略。

4? 效率提升

本夾具在裝夾此零件的拆裝上，每次都要擰緊或擰松三顆M8螺栓，此時(shí)機(jī)床完全處于停止?fàn)顟B(tài)，很浪費(fèi)時(shí)間。在大批量生產(chǎn)上，時(shí)間就是金錢。解決辦法：①采用氣動(dòng)或電動(dòng)電批擰螺栓，這樣可以加快拆裝速度，并且螺栓產(chǎn)生的預(yù)緊力可調(diào)、能保持一致;②多準(zhǔn)備幾套02基準(zhǔn)圓盤和03夾緊圓盤，當(dāng)機(jī)床在加工時(shí)可在旁裝夾下一個(gè)工件或者拆卸上一個(gè)工件，以減少機(jī)床等待時(shí)間，從而提高生產(chǎn)效率。

5? 結(jié)束語

在現(xiàn)有加工設(shè)備的情況下，對(duì)異徑四通管零件進(jìn)行分析研究，設(shè)計(jì)了一套在數(shù)控銑床上加工的夾具，避免了高精設(shè)備的投入，節(jié)省了成本。完成加工后的零件在三座標(biāo)測(cè)量?jī)x上檢測(cè)，完全能符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求。

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