四方零件數控車削工藝及夾具設計

李景協

摘 要：以學生的實習過程為導向，把某公司的機床構件切削加工作為學生實習課題，按照數控車削加工工藝設計的思路以及根據實訓場地的設備，設計本零件的加工工藝及加工工件夾具的設計使用，把數控知識的傳授和應用融合實際產品加工中，使學生了解實際的產品加工過程，能使學生把所學的知識在畢業后到企業工作的實際體現。

關鍵詞：數控；一體化教學；夾具；工藝；程序

中圖分類號：TG519.1 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）34-0114-02

Abstract： Guided by the students' practice process， the cutting of machine components of a certain company is taken as a student's practice subject. According to the computerized numerical control （CNC） turning process design and according to the equipment of the training site， we designed the machining technology of this part and the design and use of machining workpiece fixture， combine the teaching and application of numerical control knowledge with the actual product processing， make the students go to the actual product processing process and enable the student to apply the knowledge that they acquire after the graduation to their actual enterprise work.

Keywords： computerized numerical control （CNC）； integrated teaching； fixture； process； program

我校承接某公司的機床構件產品加工，加工零件如圖1所示。該零件的加工只進行車床加工工序，其他鉆床銑床和磨床工序交回公司進行加工，工件的安裝以及夾具的設計使用和數控加工工藝有其代表性，因此寫本論文作為數控加工專業一體化教學的產品加工案例。

1 毛坯的選擇

按照（圖1）機床零件圖樣可知其材料為20#鋼材，工件外形尺寸為182×91.3×60.3。按照零件的毛坯尺寸及加工特點，毛坯開料時要把尺寸91和60尺寸的直角面，在磨床上進行磨削以達到工件在夾具上加工定位要求，毛坯其余二表面留0.3余量，作為加工完后進行磨削達到圖紙要求。

2 加工零件圖樣加工要素分析及選擇加工機床

（1）該零件為典型形狀和裝夾復雜的零件，主要的加工面有外圓、內孔、切槽，表面形狀為四方形，加工裝夾較為復雜，因此選擇我校的臥式全功能數控車床來完成車削加工要求。數控車床能自動控制機床的加工過程，定位精度高，加工質量能保證，減小加工者的勞動強度。

（2）該零件的加工有鉆孔、粗、精車外圓和內孔、切槽等工序，所需刀具為5把，根據車間現有機床作為參考，選擇HTC2050n型號的沈陽機床，選擇華中HNC-210A數控系統滿足該零件的加工要求。該機床的規格為？準480mm×500mm，X軸行程為152mm，Z軸行程為530mm，尾座體行程360mm，主軸轉速范圍50～3000r/min。X/Z軸的定位精度為0.016mm/0.025mm，X/Z軸的重復定位精度為0.007mm/0.010mm。刀具容量為8把。

3 刀具和量具的準備

（1）加工毛坯內孔使用？準38鉆頭鉆孔，根據工件總長度為180，所以要調頭鉆孔。

（2）零件外形由一個臺階外圓組成其余為四方形狀，因此用93°外圓刀進行端面和外圓的粗車、精車加工。根據該零件為四方外形的工件，所以選擇切削深度和進給量不能太大，精加工保證加工質量的同時要控制工件轉速不宜過快。

（3）內孔加工粗加工要調頭接刀加工，留余量1mm，精加工使用？準40刀柄的內孔刀一次完成。

（4）切槽根據槽要求不高一次切削完成，由于切槽刀刀寬是2mm，所以刀刃要在砂輪上刃磨工件尺寸的1mm寬。

（5）現在的加工業大部分的刀具材料為硬質合金陶瓷刀片，刀具的類型為螺紋夾固式不重磨可轉位車刀。機夾刀是目前數控車床上使用最廣泛的一種車削刀具，機夾刀的使用當某條切削刃磨損后，只需松開夾緊螺絲，將刀片轉到另一個位置夾緊就能使用，機夾刀最大優點是車刀切削性能穩定，刀桿和刀片已標準化，加工精度和質量高。具體刀具型號93°外圓車刀，切槽車刀，？準20和？準40內孔車刀。

（6）刀具及切削用量表

這個零件的加工尺寸精度要求不高，使用游標卡尺測量外圓和長度，內孔使用內徑百分表測量就能滿足加工要求，游標卡尺為0-200mm的規格、內徑百分表為30～50的規格和25～50的規格的千分尺。

4 加工方案的確定

（1）在數控車床上采用三爪液壓卡盤反爪夾夾具？準138外圓找正并夾緊夾具，把工件磨削面為作為定位基準安裝在夾具上，每次安裝工件只要把螺釘松緊就能裝拆加工零件。

（2）首先把全部工件鉆工件毛坯孔的一半，再調頭夾？準130夾具外圓再找正夾具，再把工件孔的一半鉆穿。

（3）鉆完孔后夾具不用拆再把工件以磨削面為基準，裝上去加工端面和粗車內孔？準49×91以及內孔倒角1.5×45°。

（4）工件一邊加工完后把夾具調轉夾？準138外圓找正夾具，裝夾還是以磨削面為基準安裝工件，粗車外圓和端面至？準56.3×5.8，換？準20內孔刀粗車？準48×91內孔，換？準40內孔刀半精車？準49×179.5內孔，精車內孔？準50×179.8。精車外圓？準56×6，切槽1×1。工件檢查拆下。

（5）（見圖2），此夾具的特點是能使用直角定位原理保證工件位置精度，工件經過多次調頭后位置精度不變的原理，使加工質量保證和裝拆方便。加工夾具體的工序及工步由？準140×100的材料，車削外圓以及線割基準孔，在車床上一次加工完成，外圓基準孔和端面開位精度能達到0.01范圍內。以內孔為基準線割四方孔，再由數控銑鉆孔和攻M12螺紋。

5 編寫加工程序

四方件的加工程序在華中HNC-210A數控系統中進行編寫并校驗。

6 加工中注意的事項

（1）加工夾具要注意車削和線割加工的位置精度。

（2）夾具每次裝夾在卡盤上要用杠桿表找正外圓和端面。

（3）安裝工件只需要松緊螺釘就可以，要注意磨削基準面與夾具基準面每次裝夾貼合，注意裝夾螺釘的擰緊順序。

（4）每次裝夾工件要頂平液壓卡爪內端面，這樣裝平工件能在車床上定位保證工件總長。

參考文獻：

[1]朱淑萍.機械加工工藝及設備[M].北京：機械工業出版社，2002.

[2]宋小春，張木青.數控車床編程與操作[M].廣東：經濟出版社，2002.

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