典型殼體零件加工工藝及夾具設計

李婷

摘要：本文主要介紹殼體零件的數控加工中夾具裝夾設計及加工工藝分析，闡述保證零件位置公差的關鍵問題和裝夾零件時的注意事項。

關鍵詞：殼體零件；裝夾設計；加工工藝

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1005-1422（2015）06-0089-02

在機械加工中，由機床、夾具、刀具與被加工工件一起構成了這一加工過程的一個整體，這一整體稱為機械加工工藝系統(tǒng)。因而，分析機械加工精度的過程，也就是分析這一工藝系統(tǒng)在各種不同的工作條件下以各種不同方式反映工件的加工誤差，而機床、夾具又是這一工藝系統(tǒng)的重要組成部分，復雜的零件常用數控加工以達到其各種技術要求，在加工零件之前必須進行工藝規(guī)劃分析和設計，目的是希望得到使用數控機床后的最佳工藝制造流程，最大限度地提高生產效率。

對于殼體零件，采用數控加工，可有效提高零件質量，安裝容易，改善傳動性能，延長產品使用壽命，以下圖典型零件為例介紹殼體零件的加工過程中的部分工藝。

一、殼體零件的技術要求分析

（1）如圖一所示零件，要確保主視圖位置公差26±0.02、55±0.02、9.5±0.02，主視圖B面與￠15沉孔平面距離31.6±0.02，平行度0.02符合圖紙要求。

（2）右視圖￠18+0.02孔與￠11+0.02軸承孔有垂直度要求，所以二次裝夾所用基準要保持相互垂直關系。

（3）右視圖平面與￠11+0.02軸承孔中心有67±0.02位置公差要求。

（4）后視圖孔位置與主視圖孔位置有同位度要求。

二、在安排工藝流程中主要考慮的因素

（1） 選擇最短的加工工藝流程。

（2） 盡量發(fā)揮機床的各種工藝特點，追求最大限度地發(fā)揮數控機床的綜合加工能力特長（多工序集中的工藝特點），應在生產流程中配置最少的機床數量、最少的工藝裝備和夾具。

（3）工序集中與工藝加工漸精原則的矛盾。

（4） 在對典型工件族工藝流程的安排中，應妥善安排各臺機床和生產線的手工調整和檢測等工作，即人工干預的影響。

三、關鍵裝夾工具的解決方案

夾具的作用是使工件相對于機床和刀具具有一個正確的安裝位置，因此，夾具的制造誤差對工件的加工精度影響很大。一是基準不重合誤差，在零件圖上確定某一表面尺寸、形狀、位置所依據的基準稱為設計基準。在工序圖上用來確定本工序所加工表面加工后的尺寸、形狀、位置所依據的基準稱為工序基準。在機床上對工件進行加工時，須選擇工件上若干幾何要素作為加工時的定位基準，如果所選用的定位基準與設計基準不重合，就會產生基準不重合誤差。二是定位副制造不準確產生的誤差，夾具上的定位元件不可能按基本尺寸制造得絕對準確，其實際尺寸（或位置）都允許在規(guī)定的公差范圍內變動。

加工此零件，首先要解決裝夾問題，這是加工的前題和準備工作，必須要做好，也就是要制作一套工裝夾具，是用來確保￠18+0.02孔與各位置公差達到圖紙要求，下面對夾具進行設計。

夾具如圖二所示（已省略安裝螺絲及零件壓緊螺絲），在夾具上設置了兩個工位01和02，工位01的定位基準為圖示的A、B、C三個平面，三平面于空間構成工位01的坐標標系。此工位的作用：一是用于加工主視圖上螺孔，軸承孔，定位孔，通孔和臺階，二是用于加工后視圖上的螺孔，定位及沉孔，工位02的定位基準是圖示的A1、B1、C1三個平面，同樣此平面于空間亦構成工位02的坐標系，其作用是用于加工上視圖尺寸￠18+0.02孔，M5螺紋孔，平面到￠11+0.02軸承孔中心距離67±0.02，此夾具的制造關鍵在于保證兩坐標系的平行與垂直關系，夾具制造完后，須經嚴格檢驗，方向投入生產加工使用。

四、主要加工工藝規(guī)劃

（1）利用普通車床和普通銑床分別加工圖三所示的件A和B，并組裝成圖三所示的毛壞。其中外圓￠132.mm車至尺寸，內圓為￠98. mm車至尺寸，殼體高度為55.3mm（圖紙要求是55mm，留0.3mm余量），內圓￠125. mm臺階深16.3mm （圖紙要求￠124.5+0.3+0.0，深度16. mm，分別留0.5 mm和0.3 mm余量），￠11+0.02孔在車床鉆孔至￠10，此孔未精加工之前作為加工4個￠11工藝沉孔時壓緊零件用。67±0.02尺寸留1-2mm余量。

（2）加工主視圖所需尺寸，在機床上校正夾具的坐標方向并壓緊夾具，把模板放置在01工位上壓緊，再把殼體放置于模板上，以殼體外圓￠132 mm和鑲件80mm尺寸定位工件，用一支M10內六角螺絲穿過殼體￠10通孔壓緊零件（見圖四），找出內圓￠125. mm中心為加工零點值X1Y1，并把其輸入到數控機床內，首先加工4個￠11工藝沉孔，加工￠7通孔時，由于孔較深，為防止鉆頭拆斷，必須采用G83啄鉆方式。加工完4個￠11工藝沉孔后，用4支M6內六角螺絲穿過￠11沉孔壓緊零件，拆去原先M10壓緊螺絲。用中心鉆分別定位M4螺紋孔，￠3+0.02孔￠9+0.02孔，中心鉆選用英寸中心鉆，選用該中心鉆的特點是，定位孔時通過深度控制，一次把定位和孔口倒角加工完，減少孔口倒角工序。M4螺紋孔按鉆底孔￠3.3后用M4絲攻攻牙，￠3+0.02￠9+0.02孔分別采用鉆孔、粗鏜、精鏜，￠11+0.02孔已有￠10底孔，采用粗鏜、精鏜。粗鏜時單邊留0.15余量精鏜，這樣既可保證加工精度，亦能充分發(fā)揮加工中心的高效率性，在加工過程中，為防止鋁屑粘刀，提高加工表面粗糙度，必須加冷卻液，具體的切削參數，粗鏜主軸1500r/m，進給速度50mm/m，精鏜主軸轉速2000 r/m，進給速度40 mm/m，完成孔的加工后，精銑B面與￠15沉孔平面，B面只有0.3 mm余量，采用￠20平刀一次精銑到尺寸，為避免在B面上留下進退刀痕跡，必須采用切線進退刀方式，切削參數主軸轉速S1000 r/m，進給速度為200 mm/m，￠15沉孔平面加工采用￠8平刀一次精加工到尺寸，進刀和退刀也采用切線進刀和退刀方式，加工程式見附表程式0001。完成主視圖所需加工尺寸后，利用加工中心Y方向讀數測量出67±0.02的實際距離，計算出加工余量，為在02工件加工67±0.02作準備，測量方法是用￠10零位棒，在01工位的加工零點，也是￠11+0.02孔的中心Y向讀數為零，再移動Y向工作臺，使零位棒接觸67±0.02側面，Y向讀數會顯示實際距離，這樣的測量方法只需用于首件加工，以后加工就不需要。

（3） 上視圖尺寸的加工，把零件與模板構成的整體從工位01移置于工位02上（見圖四），壓緊后，X方向加工零點與01工位數值相同，Y方向加工零點定在￠18+0.02孔中心上。首先用￠16平刀粗銑67±0.02尺寸，加工時根據在01工位測量出67±0.02余量是多少，留0.3 mm余量精銑，粗銑完后用中心鉆定位￠18+0.02孔和M5螺紋孔，M5螺紋孔的加工按鉆底孔￠4.2后用M5絲攻攻牙，￠18+0.02孔的加工過程，分別采用￠12鉆頭鉆孔，￠16平刀擴孔，￠17.7鏜刀粗鏜，￠18鏜刀精鏜，要注意的是，由于￠18+0.02孔較深，鉆孔必須采用G83啄鉆方式，以方便鋁屑排出而防止鉆頭拆斷。鏜孔時，要采用剛性好的鏜刀，鏜孔完后用￠16平刀精銑67±0.02到尺寸。

（4）最后加工后視圖面各孔，從02工位拆下模板和零件，把模板重新裝夾在01工位上，用殼體外圓￠132和￠9+0.02孔定位后壓緊。加工零點和主視圖加工零點數值相同，首先用中心鉆定位M6螺紋孔，￠5.5+0.02孔，￠11沉孔已加工￠7通孔，直接用￠11平刀擴孔，M6螺紋孔的加工按鉆底孔￠5.1后用M6絲攻攻牙，￠5.5+0.02孔按鉆底孔￠5.1后用￠5.5鏜刀精鏜到尺寸。

參考文獻：

[1]漆向軍.車工工藝與技能訓練[M].北京：人民郵電出版社，2009.

[2]譚雪松.數控加工技術[M].北京：人民郵電出版社，2009.

[3]于作功.數控銑床和加工中心編程與操作[M].北京：人民郵電出版社，2009.

責任編輯 賴俊辰