彭宇　彭樹和

摘 要：根據(jù)公司發(fā)展要求，固定體徑向孔改用數(shù)控鏜床加工，為了保證數(shù)控鏜床能順利投產(chǎn)，為公司各型號固定體設(shè)計加工專用夾具，并結(jié)合原有加工經(jīng)驗，編寫加工作業(yè)指導(dǎo)書。

關(guān)鍵詞：數(shù)控鏜床；固定體加工；工裝

本文以20噸汽車起重機固定體為例，主要分析討論的內(nèi)容是徑向孔的加工，以及工裝夾具的設(shè)計。

本次加工是在零件經(jīng)過焊接、退火、粗車、精車、劃線、鉆鉸定位孔后再對零件進行加工，加工機床選用數(shù)控鏜銑床。

由于這次零件加工改用數(shù)控機床加工，所以準確可靠的定位、夾緊就顯得比較重要。因此根據(jù)以往的加工經(jīng)驗重新設(shè)計了加工工裝（如圖1），并重新編寫了加工作業(yè)指導(dǎo)書。

1夾具的設(shè)計分析

數(shù)控加工機床通過夾具準確、可靠的定位和夾緊，可以減輕或取消劃線的工作，減小制品的尺寸偏差，提高了零件的精度；以機械裝置代替了手工裝配零件的定位、夾緊及工件翻轉(zhuǎn)等繁重工作，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

這次加工的零件外廓形狀為圓柱體而且高度尺寸比較大，又因為加工面為曲面，所以這次選用的定位和夾緊位置以零件的上下平面為主。

這次改用數(shù)控機床加工零件，為了保證每次零件加工時零件位置不發(fā)生變化，所以夾具在工作臺上的安裝位置就要有保證，以免由于夾具位置不準確使加工零件時出現(xiàn)誤差。

夾具主要由三個部分組成：

（1）過渡盤：安裝夾具時連接定位盤和工作臺，保證夾具每次安裝時的位置準確可靠。

（2）定位盤：加工零件時定位零件，限制零件六個自由度，可以抵消加工時產(chǎn)生的部分切削力。

（3）壓板：加工零件時壓緊零件，與定位盤產(chǎn)生夾緊力，使零件在加工過程中不會出現(xiàn)松動滑移現(xiàn)象。

夾具是依靠定位盤底面、立面、削邊銷和壓板限制零件的六個自由度。定位盤與零件188mm外圓、定位孔與削邊銷配合均為間隙配合，配合為H9/f9和H8/h7，分別限制水平方向的移動自由度和水平方向的旋轉(zhuǎn)自由度；零件底面與定位盤接觸限制三個自由度。

零件安裝在夾具中時會產(chǎn)生定位誤差，零件加工時要保證孔的位置精度，圖紙中沒有標注，所以選擇自由公差，取m級其值為±0.5，水平方向用零件與夾具的配合尺寸可以滿足要求，豎直方向?qū)儆诿媾c面接觸，車床車端面的平面度誤差在0.05，劃線位置誤差在0.2，相加后滿足零件相對尺寸或位置公差的1/3-1/5。

由于中心回轉(zhuǎn)接頭徑向孔的位置尺寸要求不是很高，所以在加工時尺寸可以有所放寬。

按零件圖紙要求加工零件時需要在下方圓面上銑兩個端面，所以根據(jù)圖紙標注的平面位置和大小用銑床將定位盤圓槽銑除像個缺口，切除的尺寸不超過圓槽的一半，所以不影響定位。

1.1夾具的定位和安裝

數(shù)控機床的工作臺T型槽開口寬度是18mm，選用M16的螺栓與螺母將固定盤固定在工作臺上，過渡盤下面有一個圓形凸臺與工作臺中心圓孔配合定位；保證過渡盤在工作臺的中心位置，定位盤與過渡盤的安裝也是這個方法，保證定位盤也在工作臺中心位置，用圓形凸臺定位，用螺絲擰緊；將M27×650螺柱穿過定位盤；削邊銷和插入定位盤。

零件安裝時定位盤立面比較低，所以將削邊銷和螺柱穿過定位盤也比較容易，因為固定體周圍全有孔需要加工，所以夾緊螺柱的位置放在零件的中間，加工時不與造成刀具干涉，也方便操作者觀察零件的加工情況。

這個夾具主要的易損零件，削邊銷是標準件，可以隨時更換，而且位置在定位盤表面，方便更換；其他零件基本都是自主生產(chǎn)，而且沒有復(fù)雜曲面，方便生產(chǎn)、維修、和更換。

1.2零件的安裝

安裝零件時，從上面吊入，使螺柱穿過零件中間通孔，下降時保證直徑188外圓裝入定位盤，并且使定位削插入定位孔。每加工一個零件安裝一次，第一次加工零件時通過劃線找零點，之后加工的零件安裝裝夾后可直接加工。

1.3工裝夾具的夾緊

選擇夾緊方式：因為零件是回轉(zhuǎn)件，側(cè)面的圓面不方便裝夾，所以只能選擇上平面，或者法蘭盤的平面。選擇上平面可以從零件中間的通心孔穿螺柱；壓緊法蘭盤需要在外側(cè)加裝螺柱。零件加工時主要是加工側(cè)面的徑向孔，為了保證加工時刀具不與螺柱干涉，所以選擇壓緊上平面。

夾緊面的確定，夾緊力的方向就確定了，這個夾具的夾緊力方向和工件的重力方向一致，使零件在自身重力的作用下，保持定位位置不變，然后再以方向相同的夾緊力夾緊零件，這樣夾緊力可以省掉克服重力，使夾緊力不至過大而在夾緊零件時使零件變形，從而影響加工精度。

壓緊力方向與孔的加工方向相互垂直，需要的夾緊力就比較大，而且零件高度比較高，導(dǎo)致中間夾緊螺柱過長，在夾緊時有可能強度不夠，不能承受壓板壓緊時帶來的拉力和鉆孔時產(chǎn)生的軸向力，所以要計算軸向力驗證螺柱。

根據(jù)《金屬切削手冊》中切削力部分中計算得出鉆直徑為30mm（加工的最大孔）的孔的總切削力：

鉆頭進給量s=0.22毫米/鉆

切削厚度a=s×sin59°=0.19mm

金屬切削率Zw=πnsD2/4=25646mm3/min

單位切削功率（查表）Ns=4×10-5kw/mm3/min

總切削功率=Ns×Zw=1.02kw/min

總切削力=總切削功率/切削速度

切削速度=πDn/1000=15.5m/min

總切削力=394.8公斤力

鉆孔時產(chǎn)生的軸向力=總切削力÷sin59°=202公斤力

克服這個公斤力主要靠壓板的壓力和定位盤上里面給的壓力，這兩個力的合力可以抵消軸向力。

2工藝路線及鉆削分析

擬訂工藝路線的一般原則：用數(shù)控機床加工零件的優(yōu)點是可以用一把刀具完成多點多方位的加工，節(jié)省人工移動工件找位置的時間，提高效率，而且定位準確。安排加工順序時，要保證刀具的走刀行程盡量的短，因為是手動換刀，所以要保證每把刀具在一次加工中只用到一次，節(jié)省換刀的時間，由于攻螺紋的絲錐均需要快換夾頭，所以螺紋孔都選擇在最后加工。

這次加工的方式以鉆削為主，鉆孔時要注意以下幾點：

（1）鉆孔引向斷面時，不可用力太大，防止斷鉆頭和偏孔。

（2）直徑大于30的孔要分二刀三次鉆出。

（3）鉆頭將孔鉆穿時，橫刃不參加切削，阻力小容易破壞鉆頭切削角，要減小進刀量。

（4） 鉆深長孔時主要的難度是排削困難；刀桿震動，造成鉆孔偏差太大位置不準。

這次加工沒有深長孔，但都是通孔，而且都是相交的孔，所以額外注意第三點；所以在加工時，選擇刀具和制定刀具加工時的參數(shù)就比較重要。

刀具自身的剛性與動平衡性：刀具的剛性時機械加工中被重視的主要問題之一，剛性容易引起刀具的震動發(fā)生刀具傾斜，影響加工精度，用數(shù)控機床可以加工精度高的零件，需一次裝夾加工多部位（如鉆、鏜、鉸、攻螺紋、銑削加工聯(lián)合進行）的零件。如果刀具不好會引起刀具的加快磨損，給加工定位帶來不便，甚至影響刀具及機床的壽命。

刀具不光要具備良好的硬度和耐磨性、高的強度和韌性等性能外，還應(yīng)該具備更高的可靠性，切削穩(wěn)定，質(zhì)量一致，換刀次數(shù)少，壽命長，；更高的安裝精度和重復(fù)定位精度，好的互換性和快換性；良好的斷屑、卷屑和排屑性能，確保切屑不纏繞在刀具和零件上，不破壞已加工表面。

刀具和機床選定后，就要確定鉆孔時鉆削用量：

（1）切削速度（米/分）=π×鉆頭直徑×主軸每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)

（2）進給量（毫米/轉(zhuǎn)）=鉆頭每分鐘前進距離/主軸每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)

（3）鉆削深度（毫米）=鉆孔后直徑/2

確定工藝路線和刀具使用參數(shù)后確定作業(yè)指導(dǎo)書（如表1）。

3結(jié)語

以上為20噸汽車起重機固定體徑向孔加工的討論與分析。隨著公司的發(fā)展，科技的進步，未來的加工方法會越來越簡便，越來越規(guī)范，逐漸進入流水線式的生產(chǎn)模式，既節(jié)省了人力物力，又提高了零件的標準化程度和加工效率而隨之匹配的加工工藝也要提高和創(chuàng)新，這樣才能提高零件的質(zhì)量，獲得更大的效益。

參考文獻：

[1]上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會編.金屬切削手冊.第二版.上海科學技術(shù)出版社.

[2]大連組合機床研究所編.組合機床設(shè)計.機械工業(yè)出版社.

[3]嚴曉光等編.機械制造技術(shù)基礎(chǔ).華中科技大學出版社.