數(shù)控車(chē)薄壁半球類(lèi)零件夾具及加工

楊仲偉

摘 要：本文通過(guò)對(duì)薄壁半球零件的加工，對(duì)該零件在數(shù)控加工時(shí)所需的工藝流程的安排、夾具的設(shè)計(jì)、刀具的選用以及數(shù)控程序的編制做了闡述。并介紹了以此零件為基礎(chǔ)，加工其他類(lèi)似半球類(lèi)零件的情況。

關(guān)鍵詞：數(shù)控車(chē)床 薄壁半球零件 工藝流程 夾具

筆者所在學(xué)校接到來(lái)自東莞某廠的加工產(chǎn)品，零件的形狀如圖1所示。該產(chǎn)品用于氣瓶的上下兩個(gè)半球零件，由一壁厚2.6mm，半徑R47mm薄壁半球和頂部是一個(gè)短圓柱體所組成，上下兩個(gè)半球相同。

一、難度分析及工藝流程分析

從外形來(lái)看，零件屬于回轉(zhuǎn)體薄壁零件，因此我們考慮采用鑄造成型后，經(jīng)車(chē)削精加工完成。其加工特點(diǎn)，一是壁薄，在加工的時(shí)候容易受夾緊力的影響產(chǎn)生變形，因此需要制作新的夾具用以裝夾工件；二是內(nèi)腔尺寸較難控制；三是圓柱段較短，難以裝夾。

圖1 工件圖

經(jīng)過(guò)生產(chǎn)和工藝流程的改進(jìn)，最終確定了以下工藝流程：①下料階段，不是選用傳統(tǒng)的棒料，而是選用與零件外形較為接近的鑄件，同時(shí)在鑄件的后部圓柱體上留有余量，起到工藝塊的作用。②用數(shù)控車(chē)加工將內(nèi)腔半徑加工到位。③用數(shù)控車(chē)加工頭部短圓柱。④用數(shù)控車(chē)加工外球尺寸，以確保壁厚為2.6mm。⑤用數(shù)控車(chē)加工車(chē)去工藝塊，零件最終成形。

二、夾具設(shè)計(jì)

為了達(dá)到加工要求，我們?cè)O(shè)計(jì)了兩套夾具。

1.首先設(shè)計(jì)夾具1車(chē)外球面

此夾具的功能要求：一是提供內(nèi)腔定位功能以便于加工定位，二是提供與車(chē)床連接功能，三是提供穩(wěn)定的預(yù)緊力。因此設(shè)計(jì)如圖2所示的夾具1。

圖2夾具結(jié)構(gòu)說(shuō)明：

一是件1為夾具體的主體，左邊是一直徑為φ50mm圓柱體，通過(guò)夾具上的圓柱體與卡盤(pán)夾緊，中間是一R為44.4mm半圓球與零件內(nèi)腔逼緊定位，右邊為一直徑為φ38mm短圓柱體，里面有一內(nèi)孔，并且有一直徑為φ22mm內(nèi)螺紋。

二是用件3螺母將零件與夾具鎖緊，以此加工外圓。在這套工藝裝配中，（圖2）對(duì)外球面的精加工程序，是由零件內(nèi)腔精加工后程序反向加工而成的。通過(guò)此步加工，即可進(jìn)行如圖3所示的半成品零件加工。

2.設(shè)計(jì)夾具2車(chē)去工藝塊

此時(shí)，工件加工的目的是車(chē)去工藝塊，需要把工件右邊的工藝塊去掉，以形成成品，但由于工件本身不好裝夾，因此我們?cè)O(shè)計(jì)如圖3所示的夾具2，以進(jìn)行工藝塊的去除。

圖3

件1.上蓋 件2.底座 件3.半成品

圖3夾具結(jié)構(gòu)說(shuō)明：

當(dāng)零件加工到這一步時(shí)，車(chē)去工藝塊，就十分重要。

一是上蓋（件1）。它的作用是通過(guò)件2的內(nèi)球面與零件的外球面壓緊結(jié)合起到定位作用；

二是底座（件2）。它通過(guò)螺紋與上蓋連接，同時(shí)起到調(diào)節(jié)的作用，使底座的大平面將零件壓緊在上蓋中；

此工藝裝配與前一套工藝裝配一樣，它的定位原理也與前一套工裝相似。但在加工上蓋的內(nèi)球面時(shí)，也需要將加工零件外球面的程序作為參考，經(jīng)過(guò)調(diào)試再予以應(yīng)用。

三、實(shí)際操作

切削用量及走刀路線選擇：

一是將鑄件達(dá)到如圖1所示的毛坯件尺寸。

二是用數(shù)控車(chē)裝夾加工，將內(nèi)腔半徑加工到位，機(jī)床轉(zhuǎn)速調(diào)為800r/min，進(jìn)給速度調(diào)到120mm/min。

三是用數(shù)控車(chē)裝夾加工，將頭部短圓柱加工完成，機(jī)床轉(zhuǎn)速調(diào)為800r/min，進(jìn)給速度調(diào)到120mm/min。

四是用數(shù)控車(chē)加工外球尺寸，用夾具1裝夾工件，以?xún)?nèi)圓作為定位基準(zhǔn)加工外圓尺寸以確保壁厚為2.6mm，機(jī)床轉(zhuǎn)速調(diào)為800r/min，進(jìn)給速度調(diào)到120mm/min。

五是用數(shù)控車(chē)去除工藝塊，用夾具2裝夾工件，去除工藝塊，機(jī)床轉(zhuǎn)速調(diào)為600r/min，進(jìn)給速度調(diào)到30mm/min。

四、小結(jié)

加工該薄壁半球零件，首先必須分析其重要的和關(guān)鍵的尺寸是什么，其次是設(shè)計(jì)適合的夾具完成加工。這樣，在加工同類(lèi)零件時(shí)可減少不必要的重復(fù)工作，提高生產(chǎn)效率。通過(guò)對(duì)零件的加工，證實(shí)了夾具設(shè)計(jì)、刀具及切削用量選用合理，減少了裝夾校正的時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率，保證了加工零件的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]全國(guó)數(shù)控培訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)天津分中心.數(shù)控編程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.

[2]唐應(yīng)謙.數(shù)控加工工藝學(xué)[M].北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2000.

[3]《數(shù)控加工技師手冊(cè)》編委會(huì).數(shù)控加工技師手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[4]白成軒.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)新原理[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.

（作者單位：廣東省機(jī)械高級(jí)技工學(xué)校）endprint

摘 要：本文通過(guò)對(duì)薄壁半球零件的加工，對(duì)該零件在數(shù)控加工時(shí)所需的工藝流程的安排、夾具的設(shè)計(jì)、刀具的選用以及數(shù)控程序的編制做了闡述。并介紹了以此零件為基礎(chǔ)，加工其他類(lèi)似半球類(lèi)零件的情況。

關(guān)鍵詞：數(shù)控車(chē)床 薄壁半球零件 工藝流程 夾具

筆者所在學(xué)校接到來(lái)自東莞某廠的加工產(chǎn)品，零件的形狀如圖1所示。該產(chǎn)品用于氣瓶的上下兩個(gè)半球零件，由一壁厚2.6mm，半徑R47mm薄壁半球和頂部是一個(gè)短圓柱體所組成，上下兩個(gè)半球相同。

一、難度分析及工藝流程分析

從外形來(lái)看，零件屬于回轉(zhuǎn)體薄壁零件，因此我們考慮采用鑄造成型后，經(jīng)車(chē)削精加工完成。其加工特點(diǎn)，一是壁薄，在加工的時(shí)候容易受夾緊力的影響產(chǎn)生變形，因此需要制作新的夾具用以裝夾工件；二是內(nèi)腔尺寸較難控制；三是圓柱段較短，難以裝夾。

圖1 工件圖

經(jīng)過(guò)生產(chǎn)和工藝流程的改進(jìn)，最終確定了以下工藝流程：①下料階段，不是選用傳統(tǒng)的棒料，而是選用與零件外形較為接近的鑄件，同時(shí)在鑄件的后部圓柱體上留有余量，起到工藝塊的作用。②用數(shù)控車(chē)加工將內(nèi)腔半徑加工到位。③用數(shù)控車(chē)加工頭部短圓柱。④用數(shù)控車(chē)加工外球尺寸，以確保壁厚為2.6mm。⑤用數(shù)控車(chē)加工車(chē)去工藝塊，零件最終成形。

二、夾具設(shè)計(jì)

為了達(dá)到加工要求，我們?cè)O(shè)計(jì)了兩套夾具。

1.首先設(shè)計(jì)夾具1車(chē)外球面

此夾具的功能要求：一是提供內(nèi)腔定位功能以便于加工定位，二是提供與車(chē)床連接功能，三是提供穩(wěn)定的預(yù)緊力。因此設(shè)計(jì)如圖2所示的夾具1。

圖2夾具結(jié)構(gòu)說(shuō)明：

一是件1為夾具體的主體，左邊是一直徑為φ50mm圓柱體，通過(guò)夾具上的圓柱體與卡盤(pán)夾緊，中間是一R為44.4mm半圓球與零件內(nèi)腔逼緊定位，右邊為一直徑為φ38mm短圓柱體，里面有一內(nèi)孔，并且有一直徑為φ22mm內(nèi)螺紋。

二是用件3螺母將零件與夾具鎖緊，以此加工外圓。在這套工藝裝配中，（圖2）對(duì)外球面的精加工程序，是由零件內(nèi)腔精加工后程序反向加工而成的。通過(guò)此步加工，即可進(jìn)行如圖3所示的半成品零件加工。

2.設(shè)計(jì)夾具2車(chē)去工藝塊

此時(shí)，工件加工的目的是車(chē)去工藝塊，需要把工件右邊的工藝塊去掉，以形成成品，但由于工件本身不好裝夾，因此我們?cè)O(shè)計(jì)如圖3所示的夾具2，以進(jìn)行工藝塊的去除。

圖3

件1.上蓋 件2.底座 件3.半成品

圖3夾具結(jié)構(gòu)說(shuō)明：

當(dāng)零件加工到這一步時(shí)，車(chē)去工藝塊，就十分重要。

一是上蓋（件1）。它的作用是通過(guò)件2的內(nèi)球面與零件的外球面壓緊結(jié)合起到定位作用；

二是底座（件2）。它通過(guò)螺紋與上蓋連接，同時(shí)起到調(diào)節(jié)的作用，使底座的大平面將零件壓緊在上蓋中；

此工藝裝配與前一套工藝裝配一樣，它的定位原理也與前一套工裝相似。但在加工上蓋的內(nèi)球面時(shí)，也需要將加工零件外球面的程序作為參考，經(jīng)過(guò)調(diào)試再予以應(yīng)用。

三、實(shí)際操作

切削用量及走刀路線選擇：

一是將鑄件達(dá)到如圖1所示的毛坯件尺寸。

二是用數(shù)控車(chē)裝夾加工，將內(nèi)腔半徑加工到位，機(jī)床轉(zhuǎn)速調(diào)為800r/min，進(jìn)給速度調(diào)到120mm/min。

三是用數(shù)控車(chē)裝夾加工，將頭部短圓柱加工完成，機(jī)床轉(zhuǎn)速調(diào)為800r/min，進(jìn)給速度調(diào)到120mm/min。

四是用數(shù)控車(chē)加工外球尺寸，用夾具1裝夾工件，以?xún)?nèi)圓作為定位基準(zhǔn)加工外圓尺寸以確保壁厚為2.6mm，機(jī)床轉(zhuǎn)速調(diào)為800r/min，進(jìn)給速度調(diào)到120mm/min。

五是用數(shù)控車(chē)去除工藝塊，用夾具2裝夾工件，去除工藝塊，機(jī)床轉(zhuǎn)速調(diào)為600r/min，進(jìn)給速度調(diào)到30mm/min。

四、小結(jié)

加工該薄壁半球零件，首先必須分析其重要的和關(guān)鍵的尺寸是什么，其次是設(shè)計(jì)適合的夾具完成加工。這樣，在加工同類(lèi)零件時(shí)可減少不必要的重復(fù)工作，提高生產(chǎn)效率。通過(guò)對(duì)零件的加工，證實(shí)了夾具設(shè)計(jì)、刀具及切削用量選用合理，減少了裝夾校正的時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率，保證了加工零件的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]全國(guó)數(shù)控培訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)天津分中心.數(shù)控編程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.

[2]唐應(yīng)謙.數(shù)控加工工藝學(xué)[M].北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2000.

[3]《數(shù)控加工技師手冊(cè)》編委會(huì).數(shù)控加工技師手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[4]白成軒.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)新原理[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.

（作者單位：廣東省機(jī)械高級(jí)技工學(xué)校）endprint

摘 要：本文通過(guò)對(duì)薄壁半球零件的加工，對(duì)該零件在數(shù)控加工時(shí)所需的工藝流程的安排、夾具的設(shè)計(jì)、刀具的選用以及數(shù)控程序的編制做了闡述。并介紹了以此零件為基礎(chǔ)，加工其他類(lèi)似半球類(lèi)零件的情況。

關(guān)鍵詞：數(shù)控車(chē)床 薄壁半球零件 工藝流程 夾具

筆者所在學(xué)校接到來(lái)自東莞某廠的加工產(chǎn)品，零件的形狀如圖1所示。該產(chǎn)品用于氣瓶的上下兩個(gè)半球零件，由一壁厚2.6mm，半徑R47mm薄壁半球和頂部是一個(gè)短圓柱體所組成，上下兩個(gè)半球相同。

一、難度分析及工藝流程分析

從外形來(lái)看，零件屬于回轉(zhuǎn)體薄壁零件，因此我們考慮采用鑄造成型后，經(jīng)車(chē)削精加工完成。其加工特點(diǎn)，一是壁薄，在加工的時(shí)候容易受夾緊力的影響產(chǎn)生變形，因此需要制作新的夾具用以裝夾工件；二是內(nèi)腔尺寸較難控制；三是圓柱段較短，難以裝夾。

圖1 工件圖

經(jīng)過(guò)生產(chǎn)和工藝流程的改進(jìn)，最終確定了以下工藝流程：①下料階段，不是選用傳統(tǒng)的棒料，而是選用與零件外形較為接近的鑄件，同時(shí)在鑄件的后部圓柱體上留有余量，起到工藝塊的作用。②用數(shù)控車(chē)加工將內(nèi)腔半徑加工到位。③用數(shù)控車(chē)加工頭部短圓柱。④用數(shù)控車(chē)加工外球尺寸，以確保壁厚為2.6mm。⑤用數(shù)控車(chē)加工車(chē)去工藝塊，零件最終成形。

二、夾具設(shè)計(jì)

為了達(dá)到加工要求，我們?cè)O(shè)計(jì)了兩套夾具。

1.首先設(shè)計(jì)夾具1車(chē)外球面

此夾具的功能要求：一是提供內(nèi)腔定位功能以便于加工定位，二是提供與車(chē)床連接功能，三是提供穩(wěn)定的預(yù)緊力。因此設(shè)計(jì)如圖2所示的夾具1。

圖2夾具結(jié)構(gòu)說(shuō)明：

一是件1為夾具體的主體，左邊是一直徑為φ50mm圓柱體，通過(guò)夾具上的圓柱體與卡盤(pán)夾緊，中間是一R為44.4mm半圓球與零件內(nèi)腔逼緊定位，右邊為一直徑為φ38mm短圓柱體，里面有一內(nèi)孔，并且有一直徑為φ22mm內(nèi)螺紋。

二是用件3螺母將零件與夾具鎖緊，以此加工外圓。在這套工藝裝配中，（圖2）對(duì)外球面的精加工程序，是由零件內(nèi)腔精加工后程序反向加工而成的。通過(guò)此步加工，即可進(jìn)行如圖3所示的半成品零件加工。

2.設(shè)計(jì)夾具2車(chē)去工藝塊

此時(shí)，工件加工的目的是車(chē)去工藝塊，需要把工件右邊的工藝塊去掉，以形成成品，但由于工件本身不好裝夾，因此我們?cè)O(shè)計(jì)如圖3所示的夾具2，以進(jìn)行工藝塊的去除。

圖3

件1.上蓋 件2.底座 件3.半成品

圖3夾具結(jié)構(gòu)說(shuō)明：

當(dāng)零件加工到這一步時(shí)，車(chē)去工藝塊，就十分重要。

一是上蓋（件1）。它的作用是通過(guò)件2的內(nèi)球面與零件的外球面壓緊結(jié)合起到定位作用；

二是底座（件2）。它通過(guò)螺紋與上蓋連接，同時(shí)起到調(diào)節(jié)的作用，使底座的大平面將零件壓緊在上蓋中；

此工藝裝配與前一套工藝裝配一樣，它的定位原理也與前一套工裝相似。但在加工上蓋的內(nèi)球面時(shí)，也需要將加工零件外球面的程序作為參考，經(jīng)過(guò)調(diào)試再予以應(yīng)用。

三、實(shí)際操作

切削用量及走刀路線選擇：

一是將鑄件達(dá)到如圖1所示的毛坯件尺寸。

二是用數(shù)控車(chē)裝夾加工，將內(nèi)腔半徑加工到位，機(jī)床轉(zhuǎn)速調(diào)為800r/min，進(jìn)給速度調(diào)到120mm/min。

三是用數(shù)控車(chē)裝夾加工，將頭部短圓柱加工完成，機(jī)床轉(zhuǎn)速調(diào)為800r/min，進(jìn)給速度調(diào)到120mm/min。

四是用數(shù)控車(chē)加工外球尺寸，用夾具1裝夾工件，以?xún)?nèi)圓作為定位基準(zhǔn)加工外圓尺寸以確保壁厚為2.6mm，機(jī)床轉(zhuǎn)速調(diào)為800r/min，進(jìn)給速度調(diào)到120mm/min。

五是用數(shù)控車(chē)去除工藝塊，用夾具2裝夾工件，去除工藝塊，機(jī)床轉(zhuǎn)速調(diào)為600r/min，進(jìn)給速度調(diào)到30mm/min。

四、小結(jié)

加工該薄壁半球零件，首先必須分析其重要的和關(guān)鍵的尺寸是什么，其次是設(shè)計(jì)適合的夾具完成加工。這樣，在加工同類(lèi)零件時(shí)可減少不必要的重復(fù)工作，提高生產(chǎn)效率。通過(guò)對(duì)零件的加工，證實(shí)了夾具設(shè)計(jì)、刀具及切削用量選用合理，減少了裝夾校正的時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率，保證了加工零件的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]全國(guó)數(shù)控培訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)天津分中心.數(shù)控編程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.

[2]唐應(yīng)謙.數(shù)控加工工藝學(xué)[M].北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2000.

[3]《數(shù)控加工技師手冊(cè)》編委會(huì).數(shù)控加工技師手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[4]白成軒.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)新原理[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.

（作者單位：廣東省機(jī)械高級(jí)技工學(xué)校）endprint