用于批量銑削零件的夾具

□ 陳義林 □ 李 峰

安徽方圓機電股份有限公司 安徽蚌埠 233010

1 零件介紹

批量難加工零件如圖1所示,材料為304號不銹鋼,加工工序為先將外徑為140 mm,厚度為19 mm的材料由數(shù)控車床加工為環(huán)形毛坯,環(huán)形毛坯中內(nèi)孔和外圓各尺寸加工到位,然后將環(huán)形毛坯銑削分割為八件零件。環(huán)形毛坯如圖2所示。

▲圖1 批量難加工零件

這一批量難加工零件在機械加工中較為常見,裝夾困難。根據(jù)加工工序,銑床一般使用壓板壓緊環(huán)形毛坯,當(dāng)銑刀銑削環(huán)形毛坯時,零件容易出現(xiàn)彈性變形,導(dǎo)致內(nèi)外弧形不同心,幾何誤差增大,各尺寸精度無法保證,容易產(chǎn)生零件廢品,浪費材料成本和加工成本。對此,設(shè)計了用于批量銑削零件的夾具,保證零件在生產(chǎn)過程中各尺寸達(dá)到要求,并提高生產(chǎn)效率。

▲圖2 環(huán)形毛坯

2 裝夾分析

環(huán)形毛坯內(nèi)孔、外圓各尺寸加工到位后,銑削分割為八件零件容易出現(xiàn)變形。銑削分割零件常用的裝夾方式有加工中心三爪卡盤直接夾緊、加工中心采用壓板壓緊、線切割采用壓板壓緊。

采用加工中心三爪卡盤直接夾緊,三爪卡盤直接夾緊環(huán)形毛坯外圓,環(huán)形毛坯中心塞入心軸后,在加工中心上銑削分割。夾緊力全部集中在環(huán)形毛坯外圓的三個點上,受力變形量大。銑削分割后,零件弧度慢慢回彈變大,回彈到極限位置后零件已嚴(yán)重變形。另一方面,由于卡爪原因,環(huán)形毛坯只能銑削分割為三件零件,浪費材料,提高生產(chǎn)成本。

加工中心采用壓板壓緊,使用壓板將環(huán)形毛坯上下端面壓緊在工作臺上,壓緊力施加在環(huán)形毛坯上下端面上,此時不容易產(chǎn)生變形,但是在加工過程中,由于刀具力度原因及待銑削分割零件無法單獨固定牢固,銑削時零件會產(chǎn)生位置偏移,從而造成零件加工誤差。

線切割采用壓板壓緊,在實際割取零件過程中,環(huán)形毛坯中心容易出現(xiàn)校正位置誤差,無法保證對稱度,割取零件后會產(chǎn)生加工誤差。

3 夾具結(jié)構(gòu)

以上述三種裝夾方式為理論基礎(chǔ),設(shè)計了一種用于批量銑削零件的夾具,如圖3所示。夾具中蓋板如圖4所示,底座如圖5所示。

▲圖3 夾具

▲圖4 蓋板▲圖5 底座

夾具材料為45號鋼。蓋板由八個帶臺肩的卡爪均布組成,蓋板上端有加強筋板,蓋板中心開孔。底座由臺肩脹緊環(huán)形毛坯。

4 夾緊過程

環(huán)形毛坯夾緊過程如下:

(1) 將夾具底座固定在加工中心工作臺上;

(2) 將環(huán)形毛坯放置在夾具底座上,環(huán)形毛坯底端插入夾具底座φ120.5 mm臺肩;

(3) 將夾具蓋板φ16.5 mm孔對準(zhǔn)夾具底座M16螺紋放入,旋緊M16六角螺母。

夾具底座φ120.5 mm臺肩尺寸公差要根據(jù)環(huán)形毛坯具體加工尺寸來確定,做到緊密配合不松動。環(huán)形毛坯需要銑削分割為八個零件,銑削時要保證每個待銑削分割零件的對稱度要求,對此,將夾具蓋板設(shè)計為八個帶臺肩的卡爪,每個卡爪對應(yīng)一個待銑削分割零件。當(dāng)夾具蓋板被M16六角螺母壓緊后,每個卡爪都能壓緊待銑削分割零件,加工中心加工過程中待銑削分割零件不會產(chǎn)生偏移,進(jìn)而保證待銑削分割零件的對稱度要求。

5 夾具加工

夾具蓋板材料為45號鋼,經(jīng)熱處理調(diào)質(zhì)。夾具蓋板中的φ120 mm外圓與A面有垂直度要求,加工時φ120 mm外圓、24 mm厚度放0.50 mm余量。夾具蓋板上下端面使用平磨達(dá)到要求,A面及φ120 mm外圓采用圓磨保證平行度、垂直度要求。

夾具底座材料為45號鋼,經(jīng)熱處理調(diào)質(zhì)。加工時80 mm、φ180 mm、φ120.5 mm尺寸放0.50 mm余量,通過圓磨保證平行度及垂直度要求。

使用軟件編程,由加工中心精確銑削夾具蓋板、底座臺肩及槽,完成夾具的加工。

6 零件試加工

在加工中心工作臺上安裝夾具,裝夾環(huán)形毛坯,如圖6所示,進(jìn)行零件試加工。零件試加工后通過三坐標(biāo)檢測零件尺寸,檢測結(jié)果見表1。

▲圖6 環(huán)形毛坯裝夾

表1 零件試加工尺寸檢測結(jié)果 mm

在零件試加工成功后,進(jìn)行一批40件零件的加工,以同樣方法進(jìn)行尺寸檢測,結(jié)果全部合格。

再進(jìn)行一批200件零件的加工,確認(rèn)所設(shè)計的用于批量銑削零件的夾具完全滿足生產(chǎn)要求,使用過程中裝夾方便,定位準(zhǔn)確,操作安全可靠。

7 結(jié)束語

批量難加工零件在加工中心上銑削,要解決裝夾彈性變形問題。對此,設(shè)計了用于批量銑削零件的夾具,定位可靠,能夠保證零件加工質(zhì)量,提高勞動生產(chǎn)效率和加工過程中的安全性,具有較為廣泛的通用性和推廣應(yīng)用價值。