【摘 要】針對(duì)加工薄壁錐套零件易產(chǎn)生變形、震動(dòng)、精度不高等不良現(xiàn)象的特點(diǎn)，分析了如何提高薄壁錐套零件加工精度和效率的具體方法。

【關(guān)鍵詞】薄壁錐套 大批量 優(yōu)化夾具

一、前言

我校在和企業(yè)合作中接到如圖1所示的薄壁錐套零件加工，毛坯為45鋼材料的管件，尺寸公差和形狀公差要求較高，且要求大批量生產(chǎn)。通過實(shí)操教師的分析，薄壁錐套件加工比較棘手，其主要影響因素有：（一）易受力變形：薄壁錐套件壁薄、剛性差，強(qiáng)度弱，在夾緊力的作用下容易產(chǎn)生變形，變成俗稱的“馬蹄形”，從而影響工件的尺寸精度和形狀精度，不易保證加工質(zhì)量；（二）易受熱變形：因工件較薄，切削熱會(huì)引起工件熱變形，使工件尺寸難于控制；（三）易振動(dòng)變形：在切削力（特別是徑向切削力）的作用下，容易產(chǎn)生振動(dòng)和變形，影響工件的尺寸、形狀、位置精度和表面粗糙度；（四）尺寸測(cè)量困難：零件大端尺寸是在內(nèi)錐面與倒角錐面交線處，所以難以找準(zhǔn)位置進(jìn)行測(cè)量。尤其是對(duì)于批量大的生產(chǎn)，快速的裝夾、檢測(cè)也是考慮的重點(diǎn)。

二、實(shí)施措施

我們除了利用數(shù)控車床的高加工精度及高生產(chǎn)效率特點(diǎn)保證零件加工質(zhì)量之外（如對(duì)工件的裝夾、刀具的選擇、程序的編制等），重點(diǎn)在對(duì)錐孔的測(cè)量方法上進(jìn)行合理的轉(zhuǎn)化，同時(shí)對(duì)夾具結(jié)構(gòu)進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)，從而有效地克服了錐孔尺寸測(cè)量難、薄壁錐套件在加工過程中出現(xiàn)的變形等問題，保證了加工精度，提高了加工效率。

（一）確定工藝方案

為了提高生產(chǎn)效率，減少裝夾時(shí)間，進(jìn)行大批量的生產(chǎn)，確定工藝方案如下：1、以外圓毛坯面為粗基準(zhǔn)加工右端面和錐孔，并倒角；2、以加工好的錐孔為精基準(zhǔn)車削外圓和右端面，并倒角。

（二）優(yōu)化夾具設(shè)計(jì)

為提高生產(chǎn)效率，如何通過一次裝夾加工外圓和左端面？如圖1所示，此薄壁錐套零件，左端面和錐孔已加工完畢，需要車削外圓和右端面。由于工件較?。ê穸?mm），剛性較差，如果采用軸向夾緊或增加工藝?yán)叩绕渌b夾方式，將會(huì)受到軸向切削力和熱變形及震動(dòng)的影響很難達(dá)到技術(shù)要求，更無法使外圓和左端面的加工通過一次裝夾完成，從而不能達(dá)到大批量生產(chǎn)的要求。為了保證工件在加工時(shí)的定位準(zhǔn)確，裝夾方便、可靠、快速，并且減小薄壁零件在加工過程當(dāng)中的震動(dòng)，要充分考慮如何裝夾定位與裝夾可靠的問題。為此優(yōu)化設(shè)計(jì)了專用夾具，如圖2所示。

1.夾具結(jié)構(gòu).圖2中工件1為拉桿，材料為45號(hào)鋼，右端錐度面剛好與彈力軸套2上的夾頭內(nèi)錐孔相配合，使工件在夾具中定位及承受切削力，如圖4所示。工件2為彈力軸套，是夾具主體，材料為彈簧鋼，左端裝夾到機(jī)床卡盤上，右端為彈力夾頭部分，用來裝夾工件。夾具體加工之后要對(duì)其進(jìn)行熱處理，但處理的部位要合理，夾頭頭部、中間部分， 其硬度大概為45～ 50HRC， 夾頭尾部不淬火， 以保證夾頭彈性。另外在熱處理完之后，對(duì)夾具體用線切割均勻的割出4個(gè)“山”字型槽，使夾頭類似與彈簧片，通過彈力夾緊工件。

2.裝夾過程及特點(diǎn).如圖3所示，3為已加工完左端面和內(nèi)孔的工件，裝夾的時(shí)候注意工件左端面緊靠夾具體右端面進(jìn)行軸向定位，以便數(shù)控加工中快速保證軸向尺寸36。然后，旋轉(zhuǎn)拉桿使其左移，彈力軸套的夾頭由于彈力而緊貼在工件孔壁上加緊工件。安裝工件時(shí)，夾頭與工件錐孔有很小的間隙配合，夾緊過程當(dāng)中，夾頭膨脹均勻，加緊力圓周分布，可起到自調(diào)心作用以便保證同軸度。同時(shí)，接觸面積較大，既可增加工件的剛性，又可吸收振動(dòng)，具有一定的消振和減振作用。經(jīng)使用，裝夾牢固可靠，工件變形小，裝夾便捷快速，適合批量生產(chǎn)。

（三）優(yōu)化測(cè)量過程

在工序1中，如何測(cè)量孔的尺寸以保證其精度？該工件的精度主要體現(xiàn)在錐孔2.4°和大端尺寸φ32±0.03。錐孔的精度使用涂色法通過檢測(cè)棒可以檢測(cè)，但是φ32±0.03這一尺寸由于卡尺無法找準(zhǔn)位置而難以測(cè)量（該處尺寸是內(nèi)錐面與倒角錐面交線）。最后通過討論分析，確定了間接測(cè)量方案，測(cè)量原理如圖4所示。即通過檢測(cè)棒把內(nèi)孔中φ32±0.03這一尺寸精度轉(zhuǎn)化為測(cè)量檢測(cè)棒的長(zhǎng)度尺寸，若要保證φ32±0.03這一精度，只要計(jì)算出長(zhǎng)度L的公差尺寸，檢測(cè)時(shí)保證L±0.4即可。這一測(cè)量方法大大減少了測(cè)量時(shí)間，同時(shí)提高了測(cè)量精度。

三、注意事項(xiàng)

（一）工件要夾緊，以防在車削時(shí)打滑飛出傷人和扎刀，但拉桿不能旋的太緊，以防零件車后變形和降低夾具使用壽命（主要表現(xiàn)在彈簧片斷裂），工件夾緊到不打滑為準(zhǔn)。夾具不使用時(shí)，旋出拉桿使其處于松開狀態(tài)，防止彈力損失。

（二）在車削時(shí)使用適當(dāng)?shù)睦鋮s液，能減少受熱變形，使加工表面更好地達(dá)到要求。

（三）注意夾具的維護(hù)保養(yǎng)，拉桿錐面加少許機(jī)油，以減少運(yùn)動(dòng)部分之間的摩擦從而提高使用壽命。彈簧套筒經(jīng)過長(zhǎng)期使用后，應(yīng)及時(shí)更換，以保證精度。

四、小結(jié)

通過實(shí)際加工生產(chǎn)，以上措施很好地解決了薄壁錐套零件加工過程中的變形、震動(dòng)、效率低和加工精度不高和測(cè)量困難等問題，減少了裝夾校正的時(shí)間，減輕了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高效率可以大批量生產(chǎn)。為今后更好的加工薄壁錐套零件提供了好的經(jīng)驗(yàn)積累。

參考文獻(xiàn)：

[1]李華.機(jī)械制造技術(shù).高等教育出版社，2007

[2]薛彥成.公差配合與技術(shù)測(cè)量，1992

作者簡(jiǎn)介：肖?。?983—），男，云南省昆明市人，單位：昆明工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，職務(wù)：教師。