凸輪座圈加工方案改進及專用夾具設(shè)計

陳 雪

(包頭職業(yè)技術(shù)學院 數(shù)控技術(shù)系，內(nèi)蒙古 包頭 014030)

1 凸輪座圈零件加工難點

該凸輪座圈零件不僅要求精度高而且相關(guān)聯(lián)尺寸要求嚴格，要求在外徑Φ66mm，高41.7mm的圓柱上銑3個互為60°±15′的面，且孔中心對每個面的尺寸為29.2mm，內(nèi)孔對每個面平行度為0.02mm，見圖1。由于工件尺寸太小,沒有小型工作臺的臥式加工中心來進行加工，因此不能通過旋轉(zhuǎn)工作臺來實現(xiàn)在一次裝夾過程中同時銑3個互為60°±15′的面。根據(jù)現(xiàn)有生產(chǎn)條件，只能選擇數(shù)控臥式銑床來進行加工。

圖1 凸輪座圈零件

2 改進前的加工方案

2.1 定位方案的選擇

同普通機床一樣，在數(shù)控機床加工時，零件的裝夾仍遵守6點定位原則。另外，還要符合以下要求：①選擇定位基準時，應(yīng)盡量減少裝夾次數(shù)，一次裝夾要盡可能完成較多表面的加工；②定位基準應(yīng)盡量與設(shè)計基準重合，以減少定位誤差對尺寸精度的影響；③定位基準要能保證多次裝夾后零件各加工表面之間相互位置精度，避免因定位基準的轉(zhuǎn)換引起的定位誤差；④定位基準的選擇應(yīng)有利于提高工件的裝夾剛性，以減小切削變形；⑤定位基準應(yīng)能保證工件定位準確、迅速、裝卸方便、夾壓可靠；⑥要全面考慮零件各工位的加工情況，保證其加工精度[1]。

2.2 凸輪座圈零件初選的定位方案

將組合夾具固定在工作臺一角,先加工一個面，再以此面為基準利用組合夾具塊定位,旋轉(zhuǎn)工作臺加工其余兩個面。

采用這種定位方案加工的凸輪座圈零件，經(jīng)檢驗后發(fā)現(xiàn)角度60°±15′有時合格有時超差，零件加工精度不穩(wěn)定，且孔中心對每個面的尺寸也不是太一致，加工出的產(chǎn)品穩(wěn)定性和一致性不好,合格率僅達到70%，這樣一來會對后面精磨面工序產(chǎn)生影響。改造前的加工方案見圖2。

圖2 改造前的加工方案

經(jīng)過多次分析后得出,造成凸輪座圈零件不合格的原因為：①由于二次裝夾時定位塊與加工完的第一面在夾緊后沒有完全貼合引起的定位誤差所引起；②在定位塊與加工完的第一面完全貼合后用扳手夾緊工件時,隨著夾緊力的轉(zhuǎn)動工件也在這個力的方向發(fā)生了一個輕微的轉(zhuǎn)動，從而導致凸輪座圈零件最終加工不合格。

3 加工方案改進及專用夾具設(shè)計

得知造成凸輪座圈零件加工不合格的原因后，為了攻克這個難題，筆者經(jīng)過計算設(shè)計一個定位元件，巧妙地將定位元件和分度頭連接在一起,并使其處于分度頭中心處，利用分度頭旋轉(zhuǎn)角度來加工3個面，這樣一來實現(xiàn)了一次裝夾完成凸輪座圈零件3個互為60°±15′的面的加工。

a.定位元件 b.改造后的定位裝夾方案

根據(jù)切削用量的選擇原則，粗加工時，以提高生產(chǎn)率為主，半精加工和精加工時，以保證加工質(zhì)量為主，兼顧切削效率、經(jīng)濟性和加工成本來選擇合理的切削用量。使用改進后的加工方案加工凸輪座圈零件并對其對進行檢驗，發(fā)現(xiàn)3個面的3個角度60°±15′都合格,且孔中心對每個面的尺寸也保證在±0.02mm之內(nèi),加工出的零件穩(wěn)定性和一致性都得到了大幅度的提升。改造后的加工方案見圖3。

4 結(jié)論

通過對零件的最終檢驗可知改造后加工的零件完全符合圖紙尺寸精度及形位精度要求，合格率高達100%。通過改造，所加工出的零件穩(wěn)定性和一致性都得到了大幅度的提升，圓滿地完成了零件加工任務(wù)。改造后零件一次裝夾就能完成所有的加工內(nèi)容,這樣避免了二次裝夾時產(chǎn)生的定位誤差及定位夾緊操作時間,因此生產(chǎn)效率提升了30%，同時也為后續(xù)同類產(chǎn)品的生產(chǎn)提供了新的加工思路，為今后的科研攻關(guān)提供了技術(shù)支撐，積累了寶貴的經(jīng)驗。