山東常林機(jī)械集團(tuán)(臨沭 276700)黃華賓
一種半圓弧面支架是柱塞泵最關(guān)鍵的零部件之一,其材料為QT600-3,其尺寸精度、形位公差、表面粗糙度要求較高,加工難度較大,加工尺寸如圖1所示。為保證形位精度要求,在工藝設(shè)計(jì)時(shí),必須正確選擇定位基準(zhǔn),合理安排加工順序。
加工難點(diǎn)在于面輪廓度為0.015 mm,且兩圓弧面跨度為122 mm,圓弧半徑為61-0.04-0.05mm,加工面不是半球,而是小于180°的圓弧,不僅形狀公差、表面粗糙度要求較高,而且要求以?xún)蓚?cè)圓弧的中心軸線為基準(zhǔn),內(nèi)側(cè)大面平行度和平面度誤差分別為0.02 mm和0.015 mm,加工難度較大。
圖1 斜盤(pán)支架部分尺寸
傳統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)為:車(chē)大平面→車(chē)左端面及圓弧→車(chē)右端面及圓弧。改進(jìn)后的工藝設(shè)計(jì)為:車(chē)大平面→車(chē)左、右端面及圓弧,制作一專(zhuān)用夾具,將原來(lái)的兩工序合并為一工序加工。
傳統(tǒng)的加工圓弧的方法主要是靠模法,而這種方法主要是在針對(duì)大圓弧加工且尺寸精度和形位公差要求不嚴(yán)格的情況下使用,有其局限性。針對(duì)我們加工的產(chǎn)品圓弧小且尺寸和形位公差精度要求高的特點(diǎn),靠模法不適用于該產(chǎn)品。又因該產(chǎn)品是大批量加工生產(chǎn),夾具設(shè)計(jì)時(shí)須考慮工裝應(yīng)能快速裝夾、精確定位,并能重復(fù)應(yīng)用、耐磨損。經(jīng)上述分析,我們?cè)O(shè)計(jì)了高精度車(chē)削夾具,夾具工作圖如圖2所示。
圖2 夾具組合工作圖
圖3所示為工裝夾具制作實(shí)體圖,圖4所示為工裝夾具裝夾工件實(shí)體圖。該工裝夾具已廣泛應(yīng)用,并且取得了很好的加工效果。
圖3
圖4
將夾具體5通過(guò)螺釘6與機(jī)床主軸聯(lián)接在一起并保持與主軸同心。底襯板4固定在夾具體5上,由于支架對(duì)限位基面(底襯板上表面)平面度和表面粗糙度要求較高,所以采用底襯板和夾具體相分離的結(jié)構(gòu),便于對(duì)限位基面的加工制作和后期的更換。底襯板4的形狀與被加工面的定位基面相似,把支架扣在底襯板4上,限制工件的5個(gè)自由度??紤]加工面的特殊性(兩側(cè)加工)和夾具的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),在底襯板的前端且與夾具體相同軸線上設(shè)置有用來(lái)對(duì)支架定位的浮動(dòng)定位裝置8,對(duì)支架進(jìn)行調(diào)整,起到預(yù)定位作用。在垂直于底襯板且與斜盤(pán)支架相同軸線上,設(shè)置有穿過(guò)支架的心軸1以及用來(lái)夾緊支架的開(kāi)口壓板2及螺母3。通過(guò)螺母3和開(kāi)口壓板2將支架夾緊。待工件夾緊后,取出浮動(dòng)定位裝置8,完成定位。加工完成后,把螺母3擰松,取出開(kāi)口壓板2,對(duì)支架進(jìn)行更換,完成工件的裝卸。
工件車(chē)削時(shí),先加工a、b側(cè),然后退刀、換刀,再加工c、d側(cè),一次裝夾完成兩圓弧的車(chē)削,改兩次裝夾為一次裝夾。
此外,在夾緊過(guò)程中,設(shè)計(jì)心軸鎖緊裝置,通過(guò)螺母將心軸鎖緊,防止在夾緊工件過(guò)程中因螺母3的夾緊而導(dǎo)致心軸1的旋轉(zhuǎn)。
該夾具中,夾具體和底襯板組合在一起的厚度較為關(guān)鍵,應(yīng)注意以下幾方面:
(1)一工序加工的大平面十分重要,應(yīng)嚴(yán)格控制其尺寸和形位公差。
(2)夾具體5與兩底襯板4的厚度是圓弧圓心到限位基面距離的2倍,要求工件裝夾后兩工件圓弧在同一直徑的圓上。
(3)要求底襯板外形尺寸精度和平面度要高。底襯板材料的選擇和熱處理也比較重要,可采用中碳鋼以上的材料,經(jīng)淬火、回火處理,以提高精度和耐磨性。
加工后經(jīng)測(cè)量,兩側(cè)圓弧對(duì)稱(chēng)度不超過(guò)0.05 mm,圓弧面輪廓度低于0.015 mm,兩圓弧與端面的垂直度小于0.015 mm,充分提高了加工精度,使產(chǎn)品品質(zhì)得以保證。
工藝改善后,采用該裝置,從根本上解決了由于二次裝夾而導(dǎo)致的定位精度不高和生產(chǎn)效率低的問(wèn)題;有效滿足了工藝要求,且大大提高了工件尺寸的穩(wěn)定性,適應(yīng)批量生產(chǎn)的需要;工件的裝配、拆卸非常方便,取得了令人滿意的效果。
[1]陳立德.工裝設(shè)計(jì)[M].上海:上海交通大學(xué)出版社,1999.
[2]楊叔子.機(jī)械加工工藝師手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001.
專(zhuān)家點(diǎn)評(píng)
零件在加工過(guò)程中,二次裝夾所產(chǎn)生的定位誤差必然對(duì)零件的加工精度造成影響。本文介紹了斜盤(pán)支架的專(zhuān)用加工夾具,使斜盤(pán)支架在一次裝夾后就能完成兩側(cè)圓弧面的加工,避免了二次裝夾對(duì)零件加工精度的影響,同時(shí)保證工件裝卸方便,提高了加工效率。這種加工方法經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)母倪M(jìn),也可以用于其他類(lèi)似零件的加工。