基于不規(guī)則零件的加工工藝分析及夾具設(shè)計(jì)

裴紅玉，王 力

沈陽機(jī)床集團(tuán)中捷機(jī)床有限公司，遼寧沈陽 110042

機(jī)械加工中較常使用的是傳統(tǒng)加工工藝方法，當(dāng)遇到加工工藝復(fù)雜、特別是外形上分布著一些孔的零件，傳統(tǒng)加工工藝很難滿足加工需求，往往會(huì)出現(xiàn)加工時(shí)間長(zhǎng)，外觀造型不符合圖紙要求等誤差。如果誤差較大，則在零部件組裝過程中難以完成，甚至可能會(huì)造成工期延誤、機(jī)器無法正常工作等問題。由此可見，加工不規(guī)則零件時(shí)，找到一種加工精確、完成效率高的新型加工方法相當(dāng)必要。下面本文將借由一種不規(guī)則零件分析不規(guī)則零件的加工工藝及夾具設(shè)計(jì)。

1 零件結(jié)構(gòu)分析：零件圖見圖示(圖I)

圖I

1.1 工藝分析

該零件是一個(gè)外形呈現(xiàn)不規(guī)則分布的鑄件。三個(gè)頂端分別分布一個(gè)軸承孔。零件加工在孔的尺寸、高度、質(zhì)量及相對(duì)位置上需要的精準(zhǔn)程度很高。

1.2 加工方法分析

當(dāng)鑄件只需要加工一個(gè)孔，且對(duì)該孔的偏心要求不嚴(yán)格時(shí)，可以采用劃線找正的方法。然而，針對(duì)多孔鑄件，且對(duì)偏心要求嚴(yán)格、鑄件的外形呈現(xiàn)不規(guī)則變化時(shí)，劃線找正的方法所耗費(fèi)的工時(shí)較長(zhǎng)，精準(zhǔn)程度易發(fā)生偏差，因此效率很低。雖然采用數(shù)控編程的方法能夠精準(zhǔn)的完成這類零件的加工，但是需要加工較大數(shù)量的不規(guī)則零件時(shí)，繼續(xù)采用數(shù)控編程的方式會(huì)耗費(fèi)大量的人力、物力和工時(shí)，對(duì)加工設(shè)備的損耗程度較高，無法獲得可觀的利潤(rùn)。

研究大規(guī)模的加工不規(guī)則零件的方法，需要操作者掌握豐富的實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，深刻的了解、認(rèn)識(shí)和熟悉各類不容外觀、精度要求不一的零件。在現(xiàn)有的普通機(jī)床的基礎(chǔ)上，通過使用一種新的夾具，并按照如下步驟，能夠?qū)崿F(xiàn)不規(guī)則零件的大規(guī)模高效加工。

首先要使用CA6140 型號(hào)車床先從整體上簡(jiǎn)單的加工零件的表面和各個(gè)孔。這個(gè)過程不需要精益求精，只需要打磨出基本的輪廓即可。

其次使用M2120 型號(hào)車床細(xì)致打磨已經(jīng)粗略加工好的各個(gè)孔。使用M2120 型號(hào)車床時(shí)，一方面需要操作者依賴自身經(jīng)驗(yàn)和操作熟練程度，精心加工；另一方面還需要使用同一種夾具，以確保每個(gè)孔的位置金準(zhǔn)無比。

通過以上兩個(gè)步驟加工出的零件既能保證質(zhì)量，加工的成本低，時(shí)間短。

2 夾具結(jié)構(gòu)原理分析

夾具體是夾具的最重要的元件，通過在夾具上安放各種元件和裝置，是零件的各個(gè)孔和機(jī)床精準(zhǔn)匹配。夾具體在安裝前，必須考慮到其在裝卸過程中的簡(jiǎn)便性。

2.1 夾具體的結(jié)構(gòu)及原理分析

該夾具體可以安裝在車床上，用于車床的加工。同時(shí)也可用在打磨鑄件各個(gè)孔時(shí)，這種情況下，該夾具體通常是安裝在內(nèi)孔磨床上。

圖中外圓為裝卡軸，其中心與主軸的中心必須完全契合。裝卡軸可安裝在機(jī)床的主軸上，在加工過程中，需要嚴(yán)格按照?qǐng)D紙找準(zhǔn)C 面及孔的位置,各個(gè)孔的位置在精確度上有著嚴(yán)格的要求，各個(gè)孔之間的相對(duì)位置也必須精準(zhǔn)。兩個(gè)小孔起到給小孔定位的作用，在加工的過程中，通過裝卡軸同各個(gè)孔之間的互相關(guān)聯(lián)，被加工的不規(guī)則零件能夠穩(wěn)定的安放在主軸的中心處。

2.2 圓在定位大孔時(shí)也必須用到

將圓定位安裝在夾具體上，并配合固定銷軸1 種，能精準(zhǔn)的定位大孔。定位過程中，需要使用到墊、螺栓、右端墊和螺母。四個(gè)零件只需要固定住、不會(huì)脫落即可。

為了方面更換元件，活動(dòng)銷軸同夾具體在連接處的連接必須精準(zhǔn)契合，因此，活動(dòng)銷軸的左外部分與夾具體相連的部分在設(shè)計(jì)和加工過程中要注意二者的尺寸需要一致。活動(dòng)銷軸一般用在固定零件時(shí)，它的安裝過程需要節(jié)約一定的時(shí)間，因此要求容易拆卸。

3 零件加工過程分析

機(jī)加工的過程可以依照以下的八個(gè)步驟依次進(jìn)行。一是粗精車-端面，鉆、車大孔留磨至O.3mm～0.4mm；二是將零件的外形、及大孔打磨至既定的形狀；三是銑兩個(gè)小孔，將其孔的大小磨至圖紙要求的厚度，并且兩孔要完全對(duì)稱；四是要標(biāo)記出其余兩個(gè)孔所在位置的線；五是粗略的加工其余兩個(gè)孔；六是打磨夾具的外部輪廓，打磨過程中要嚴(yán)格按照?qǐng)D紙的要求匹配數(shù)字；七是要精確打磨兩個(gè)小孔，尺寸為；八是要精確加工內(nèi)孔。

4 夾具使用過程詳述

在完成工序八后，需要將夾具體通過外圓安裝于CA6140主軸上，以用來精確的加工小孔。這個(gè)過程必須要注意的幾個(gè)事項(xiàng)：一是要跳動(dòng)↑＜0.015，卡緊；二是要找正“C”面及內(nèi)孔；三是將零件固定好，固定零件需要依靠銷軸，并使用墊、螺母。固定零件時(shí)不必咬合的太緊，以免難以拆卸。

之后需要找正小孔的位置，由于是小孔，在加工過程中無需特別精準(zhǔn)的找正，只需要找到其大致位置即可。接著松開墊和螺母，將銷作為零件的中心軸適度旋轉(zhuǎn)，確保另一個(gè)孔與夾具體的中心契合上。

如圖所示，該零件并不對(duì)稱，因此其重心在加工的過程中會(huì)出現(xiàn)偏轉(zhuǎn)，為了避免這個(gè)現(xiàn)象，在加工過程中可以適度的為零件加上配重。

最后一步是精磨兩個(gè)內(nèi)孔，同樣需要借助自制夾具。精磨內(nèi)孔時(shí)需要使用的是M2120 號(hào)機(jī)床。

經(jīng)過反復(fù)的實(shí)踐證明，按照以上的幾個(gè)步驟在加工不規(guī)則零件時(shí)，能夠完全達(dá)到工藝標(biāo)準(zhǔn)的要求，出廠檢驗(yàn)完全合格。與此同時(shí)，如果需要加工的不規(guī)則零件與上述零件有微小差別，但在結(jié)構(gòu)上整體類似，也能夠按照上述方法加工，不同的是，在加工過程中夾具體可以打磨出幾個(gè)孔，用作定位。

5 結(jié)論

任何一種加工方式只有投入生產(chǎn)實(shí)踐中才能夠檢驗(yàn)其可行性和可靠性。大量的生產(chǎn)實(shí)踐表明，上述工藝不僅能夠精確的加工不規(guī)則零部件，還能夠減少低機(jī)床消耗，達(dá)到降低生產(chǎn)成本的作用。同時(shí)，該方法生產(chǎn)所需時(shí)間少，加工周期短，適合大規(guī)模用于生產(chǎn)中，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]趙長(zhǎng)發(fā)，等.機(jī)械制造工藝學(xué).哈爾濱工程大學(xué)出版社，2012.

[2]吳霞.數(shù)控加工中的工藝與夾具設(shè)計(jì)若干問題探討[J].煤礦機(jī)械，2010(2).