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        高精度表面車(chē)削加工與夾具設(shè)計(jì)

        2016-12-03 05:11:13傅凱
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2016年31期
        關(guān)鍵詞:夾具設(shè)計(jì)批量生產(chǎn)

        傅凱

        摘 要:文章針對(duì)加工表面高精度、批量大且外圓表面無(wú)法裝夾的鋼類(lèi)零件,試研出一套合理高效的加工工藝,對(duì)裝夾進(jìn)行一些特殊手段處理,設(shè)計(jì)出一組夾具,保證了零件在加工中達(dá)到圖紙要求。針對(duì)批量大的特點(diǎn),在夾具的設(shè)計(jì)中,考慮了裝夾方便,夾具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單有效,從而保證了高效率精確加工。

        關(guān)鍵詞:高精度表面零件;簡(jiǎn)化加工;夾具設(shè)計(jì);批量生產(chǎn)

        現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中,一些表面精度要求極高的零件,在批量生產(chǎn)加工中會(huì)遇到很多難點(diǎn)。如:裝夾問(wèn)題、表面粗糙度問(wèn)題、方便批量生產(chǎn)問(wèn)題、合格率問(wèn)題等。作者以外貿(mào)產(chǎn)品“重力輪”為例,對(duì)以上遇到的加工難點(diǎn),通過(guò)一套合理高效的加工工藝來(lái)解決問(wèn)題。

        1 工藝安排(圖紙分析)

        裝夾任意一邊,車(chē)削出端面,外圓留0.5cm余量,鉆孔,先車(chē)削內(nèi)孔倒角(為防止先車(chē)削內(nèi)孔,后倒角,從而產(chǎn)生毛刺,導(dǎo)致內(nèi)孔誤差)。卸下零件,掉頭裝夾,車(chē)削出端面,外圓圓弧和部分留有余量外圓(倆邊外圓相接),車(chē)削內(nèi)孔。以加工的內(nèi)孔作為定位基準(zhǔn),車(chē)削外圓。

        2 裝夾工藝分析

        2.1 零件總體裝夾分析

        如圖1,毛坯總長(zhǎng)21cm,考慮車(chē)削過(guò)程中,刀具和卡爪安全距離,車(chē)削不可過(guò)多。為保證零件的裝夾安全,裝夾也不可以過(guò)少,所以選擇裝夾7cm較為合理。因?yàn)榱慵傞L(zhǎng)為18cm,為使倆邊外圓能接上,車(chē)削出零件長(zhǎng)度10cm的外圓,用于掉頭反面加工裝夾時(shí),可以程序多用,不用修改。外圓倆邊的相接,不會(huì)因?yàn)檐?chē)削過(guò)后,還留有中間那一塊毛坯,使外圓加工更加麻煩。

        2.2 裝夾零件時(shí)導(dǎo)致的平行度問(wèn)題分析

        一個(gè)只有21cm總長(zhǎng)的毛坯,只能裝夾7cm長(zhǎng)度來(lái)進(jìn)行端面外圓車(chē)削。如何保證能使剩下的長(zhǎng)度裝夾的好、穩(wěn)、快,并能保證掉頭之后的平行度是個(gè)難點(diǎn)。需要大批量生產(chǎn)時(shí),裝夾不好、不快,將會(huì)浪費(fèi)大量時(shí)間。如果裝夾的不好,掉頭將很麻煩而無(wú)法保證平行度,導(dǎo)致生產(chǎn)出廢品。

        2.3 解決裝夾和平行度問(wèn)題

        平行度指兩平面或者兩直線平行的程度,指一平面(邊)相對(duì)于另一平面(邊)平行的誤差最大允許值。平行度評(píng)價(jià)直線之間、平面之間或直線與平面之間的平行狀態(tài)。其中一個(gè)直線或平面是評(píng)價(jià)基準(zhǔn),而直線可以是被測(cè)樣品的直線部分或直線運(yùn)動(dòng)軌跡,平面可以是被測(cè)樣品的平面部分或運(yùn)動(dòng)軌跡形成的平面。

        首先找一平面基準(zhǔn):什么位置最適合做基準(zhǔn)呢?機(jī)床。而機(jī)床的平面也有倆個(gè)基準(zhǔn):水平的直線度和垂直面的直線度。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題,設(shè)計(jì)出了一個(gè)夾具:“靠山”。如圖2為機(jī)床卡盤(pán)位置部分圖形:

        如圖4,將拉桿貫穿主軸和后備箱的套筒,后面裝上鍋蓋,主軸前面裝夾上靠山,進(jìn)行左右固定,這樣可以保證靠山與主軸回轉(zhuǎn)軸垂直度。運(yùn)用了垂直面的直線度。

        并用于圖中的“螺母”,進(jìn)行加固,使靠山更加穩(wěn)固,不會(huì)在加工中突然松動(dòng)。此時(shí)的靠山左部位,已和主軸回轉(zhuǎn)軸垂直,已經(jīng)固定,但為了確??可阶笥也糠制叫卸?,還需要在靠山右部分端面車(chē)削上一刀,使右部分也與左部分平行。

        靠山長(zhǎng)度也很重要??ㄗタ傞L(zhǎng)50cm,裝夾的靠山,7cm用于夾零件,除去裝夾的卡盤(pán)孔配合表面,需要留有43cm長(zhǎng)度,這樣可以方便大批量生產(chǎn)的零件。因?yàn)榕可a(chǎn),合理的方式就是全部,或大量做完一邊,再做另一邊,有了靠山,也不需要對(duì)第二次刀,因?yàn)樗呀?jīng)將需要裝夾的長(zhǎng)度固定了,這又使加工過(guò)程中更加輕松!

        為保證毛坯能夠貼緊靠山,將零件裝夾好,手將零件夾緊,并在毛坯中間力度適中的敲打幾下。最后加力桿夾緊。這樣車(chē)削出來(lái)的外圓,與靠山平行,反面加工也與靠山平行,不但解決了裝夾的問(wèn)題,使裝夾變的輕松,完美的解決了上述平行度的問(wèn)題。

        3 外圓要求光滑,外圓與內(nèi)孔的圓跳動(dòng)難點(diǎn)的解決

        圓跳動(dòng)是指被測(cè)要素繞基準(zhǔn)軸線回轉(zhuǎn)一周是,由位置固定的指示器在給定方向上測(cè)得的最大與最小讀數(shù)之差。圓跳動(dòng)公差是指被測(cè)要素在某一固定參考點(diǎn)繞基準(zhǔn)軸線旋轉(zhuǎn)一周(零件和測(cè)量?jī)x器件無(wú)軸向位移)時(shí),指示器值所允許的最大變動(dòng)量。圓跳動(dòng)公差適用于被測(cè)要素任一不用測(cè)量位置。用符號(hào)“?坭”表示。

        3.1 零件外圓,圓跳動(dòng)問(wèn)題

        因?yàn)榱慵鈭A要求光滑,不得有碰傷、刮痕、破口等缺陷!自然不能有夾痕,而且倆邊相接的外圓,也是無(wú)法讓其光滑,而且外圓與內(nèi)孔圓跳動(dòng)要求很高,導(dǎo)致產(chǎn)品不合格。

        3.2 解決零件外圓,圓跳動(dòng)問(wèn)題

        不能裝夾零件外圓表面,所以設(shè)計(jì)了雙夾具。

        如圖5為夾具(1),單位cm:

        將夾具(1)裝夾與三爪卡盤(pán)上,心軸螺紋與與夾具(1)螺紋裝配固定好,車(chē)削心軸外圓尺寸直徑15cm,這樣保證心軸與主軸回轉(zhuǎn)軸的同軸度。同時(shí)車(chē)削夾具(1)臺(tái)階面(右面直徑40cm,車(chē)削深進(jìn)0.3左右cm),為防止心軸造成零件無(wú)法與臺(tái)階面完全接觸。

        圖6為夾具(2),單位cm:

        在將夾具(2)的右部分套在頂尖之上,然后移動(dòng)頂尖使夾具體(2),靠上零件,操作尾座進(jìn)行零件與夾具體(2)的完全接觸,并進(jìn)行固定。此時(shí)的夾具(2),左部分直徑60部位也需回收0.3cm。

        3.3 注意點(diǎn)

        (1)夾具和零件的接觸面也不是也多越好,適當(dāng)最好。所以回收0.3cm。(2)夾具和零件接觸面的部位,禁止倒角,倒角會(huì)一樣會(huì)產(chǎn)生毛刺,從而刮傷零件表面。應(yīng)用圓弧。(3)心軸直徑15cm尺寸,這個(gè)尺寸不能過(guò)于太小,不然會(huì)使零件圓跳動(dòng)過(guò)大,也不能過(guò)大,不然會(huì)使有些批量生產(chǎn)零件無(wú)法放入。(4)夾具(1)與心軸螺紋位置,一定要確?;剀?chē)3cm。因?yàn)槟且彩且粋€(gè)表面,不但會(huì)影響車(chē)削外圓,更會(huì)影響零件同軸度。(5)進(jìn)行最后的車(chē)削外圓,此時(shí)的尾部有頂尖以不能回過(guò)多的機(jī)床+Z坐標(biāo)。

        3.4 左右?jiàn)A具和車(chē)削零件(如圖7)

        4 關(guān)于粗糙度的解決

        在車(chē)床加工過(guò)程中,由于切屑反離時(shí)的塑性變形、工藝系統(tǒng)的振動(dòng)、刀具與已加工表面間的摩擦等因素的影響,使加工后的工件表面總會(huì)存在許多高低不平的微小峰谷。這些零件被加工表面上的微觀幾何形狀誤差稱(chēng)為表面粗糙度。它影響到產(chǎn)品的工作可靠性和使用壽命。

        4.1 影響的粗糙度因素

        隨著現(xiàn)社會(huì)的進(jìn)步,刀具“機(jī)夾刀”的誕生,它在批量生產(chǎn)上,占據(jù)優(yōu)勢(shì)。要提高粗糙度,轉(zhuǎn)速影響很大,轉(zhuǎn)速的提高,會(huì)產(chǎn)生高溫,“機(jī)夾刀”它耐高溫。

        面對(duì)高粗糙度要求的批量生產(chǎn),背吃刀量和進(jìn)給量對(duì)刀具硬度要求更高,更耐磨,減少換刀次數(shù),“機(jī)夾刀”它夠硬,夠耐磨。

        4.2 影響粗糙度的原因和解決方法

        (1)機(jī)床轉(zhuǎn)速:切削轉(zhuǎn)速是影響刀具的重要參數(shù)之一。不同的直徑,需要的轉(zhuǎn)速都不一樣,造成的零件粗糙度也不一樣。轉(zhuǎn)速合適與否,我們可以從已加工排出的鐵屑顏色中看出:紫色:轉(zhuǎn)速和溫度過(guò)高,刀具已經(jīng)無(wú)法承受,影響壽命。黃色:轉(zhuǎn)速和溫度最好,刀具很適合這種狀態(tài)下車(chē)削零件。白色:轉(zhuǎn)速太低,零件表面會(huì)產(chǎn)生明顯刀紋,影響零件粗糙度。(2)背吃刀量:一般指工件上已加工表面間和待加工表面的垂直距離。背吃刀量取值很重要,過(guò)大不但會(huì)產(chǎn)生高溫影響刀具壽命,還會(huì)影響零件粗糙度。過(guò)小會(huì)浪費(fèi)很多加工時(shí)間,同樣會(huì)使粗糙度達(dá)不到要求。這也是加工中分粗加工和精加工的原因。(3)進(jìn)給量:是指刀具在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上相對(duì)工件的位移量。進(jìn)給量過(guò)大,也會(huì)給零件表面產(chǎn)生明顯刀紋,影響粗糙度。進(jìn)給量過(guò)小,會(huì)使已車(chē)削的鐵屑無(wú)法斷卻,纏繞在一起,使之刮傷零件,破壞零件表面。我們?cè)诩庸ぶ幸欢ㄒ獙ふ液线m的進(jìn)給量,避免造成零件不合格。

        5 結(jié)束語(yǔ)

        在日常數(shù)控加工生產(chǎn)中,我們總會(huì)碰到一些難點(diǎn),要通過(guò)不斷學(xué)習(xí)、實(shí)踐,來(lái)解決這些難點(diǎn),批量生產(chǎn)的工藝要點(diǎn)是高效率、高精度、裝夾方便、合格率高,而如何掌握這些要點(diǎn)是我們技術(shù)員永恒的主題。

        參考文獻(xiàn)

        [1]牛寶林.機(jī)械制造基礎(chǔ)[M].華中科技大學(xué)出版社,2008.

        [2]余英良.數(shù)控機(jī)床加工技術(shù)[M].高等教育出版社,2009.

        [3]王洪.數(shù)控加工程序編制[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2013.

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