長圓形端蓋加工工藝

■沈陽工學院 （遼寧 110005） 李銀玉 吳 敬

長圓形端蓋加工工藝

■沈陽工學院 （遼寧 110005） 李銀玉 吳 敬

摘要：分析長圓形端蓋加工的難點，研究了原加工工藝存在的問題，提出新的加工工藝和手段。采用兩臺數控車床和一臺加工中心進行加工，通過設備調整和工裝設計，保證了加工精度，大幅提高了生產效率和零件合格率。

1. 零件結構

某公司生產一種設備上的長圓形端蓋（見圖1）。材質Q235A，零件總長380mm，總寬180mm，兩端半徑R=90mm。零件A端面有φ1 1 5 m m孔、φ1 3 0 m m圓凹面孔；B面有φ125mm圓凸臺。加工難點在于：①以φ130mm圓凹面孔為基準A，保證φ125mm圓凸臺同軸度為φ0.02mm。②零件A、B兩端面相對于基準A的跳動量為0.02mm。首件加工采用一臺立式加工中心，加工后經檢測，兩項指標不合格。為此進行反復研究，改變加工方法和手段，取得了較好的效果。

圖1　零件結構示意圖

2. 原加工工藝及存在的問題

原加工工藝采用一臺立式加工中心。毛坯料為Q235A鋼板，尺寸為390mm×190mm× 36mm，板材厚36mm。

先加工零件A面，利用機用平口鉗裝夾零件毛坯側面，利用面銑刀銑加工A面，立銑刀加工φ115mm孔、φ130mm圓凹孔面和φ95mm圓凹面。再用鉆頭絲錐完成鉆孔和攻螺紋工序等。最后完成零件外輪廓加工。φ115mm孔和φ130mm圓凹孔面一次裝夾完成，兩者同軸度基本一致。

加工零件B面，采用設計的簡易夾具（見圖2）。零件φ115mm孔為定位基準，利用短軸定位，限制兩個自由度，零件A面大平面為定位面，限制三個自由度。在零件側面一側安裝一個短銷，作為一個定位點，限制一個自由度，共實現六點定位。夾緊利用零件本身的螺孔，采用螺栓從夾具底板底部向上串，擰在零件上夾緊固定，零件固定后加工φ125mm圓孔凸臺和φ18mm孔等工序。

應用上述加工方法和手段加工該零件，存在以下問題：①采用平口鉗夾固零件，零件本身發生微小變形，并存在夾緊應力，當A面加工完，零件離開平口鉗，應力將釋放，導致零件再次發生變形，這種變形影響零件B面的跳動量。②采用簡易夾具加工B面，在夾具設計上，為方便裝夾拆卸，φ115mm孔與定位短軸的配合采用間隙配合，這種間隙的存在導致φ130mm孔基準與φ125mm圓孔凸臺的同軸度超差。

圖2　加工零件B端面工裝夾具示意圖

3. 新工藝研究及實施

新工藝方案采用兩臺數控車床和一臺加工中心進行加工完成。毛坯選用厚度δ=32mm的鋼板，利用等離子切割器直接割出零件外形，φ115mm孔割出毛坯孔為φ105mm，半徑方向留5mm加工余量。

具體步驟如下：①利用車床1，采用單動卡盤裝夾毛坯外輪廓，以φ105mm孔為基準找正，加工零件A面，鏜刀鏜加工φ115mm孔和φ130mm圓孔凹面。②拆除零件，安裝到車床2上，采用自定心卡盤，使用軟爪內撐φ115mm孔，找正，加工零件B面，用外圓刀加工φ125mm圓孔凸臺。③利用加工中心完成其他加工部位如φ95mm凹面、M10螺孔及φ11mm孔等。

采用單動卡盤夾持零件毛坯，可以通過調整四爪位置，裝夾各種矩形及不規則零件，該零件為長圓形，恰好可以利用單動卡盤。

自定心卡盤使用軟爪，采用內撐圓環夾緊方式，在軟爪受壓情況下加工出軸向定位面和徑向定位面，安裝零件后，在幾乎同樣大小夾緊力作用下，三個軟爪組成的定位面保證零件同軸度和端面跳動公差。

零件為長圓形，自定心卡盤內撐φ115mm孔后，零件質心不在回轉中心，為保持平衡，設計三個軟爪，其中一個正上方軟爪質量大于其他兩個軟爪，這樣就可將卡盤的質量分布不均勻程度減少到允許范圍內，保證加工平衡（見圖3）。

圖3　軟爪內撐裝夾零件示意圖

4. 結語

（1）原工藝采用一臺機床加工，屬于工序集中方式，工序集中有其優點，但對該零件的加工存在質量問題，故不能完全采用。采用新工藝，利用三臺機床加工，表面上看是工序分散，但實際上實現流水作業，還是比較方便的，且能保證質量。

（2）新工藝采用車床加工，不使用工裝夾具，縮短了加工時間，效率提高近一半。

（3）新工藝采用軟爪內撐零件，軟爪本身已加工出定位面。加工中定位準確，保證了加工定位的精度，零件合格率超過98%。

參考文獻：

[1] 孟少農. 機械加工工藝手冊 [M].北京：機械工業出版社，1996.

[2] 楊叔子. 機械加工工藝師手冊[M]. 北京：機械工業出版社，2001.

專家點評

原工藝采用一臺立式加工中心完成端蓋的全部加工內容，工序雖然集中，但效率較低，兩項指標均不合格。新工藝采用等離子切割零件外形和內孔輪廓，再采用兩臺數控車床和一臺加工中心進行組合加工（充分利用數控車床的去面和鏜孔優勢），通過設備調整和工裝設計，不僅保證了加工精度，還大幅提高了生產效率，體現了工藝的經濟性和靈活性，在生產中具有一定的實用價值。

收稿日期：（20150128）