白諭幸

摘 要：文章以機(jī)械加工企業(yè)中某產(chǎn)品中的一連接器為例，分析其零件加工工藝、合理安排加工工序。由于零件特殊性需要專用夾具裝夾，實(shí)現(xiàn)柔性化生產(chǎn)，從而取得最優(yōu)加工路線同時(shí)保證零件加工精度，提高加工質(zhì)量和效率。

關(guān)鍵詞：加工工藝；夾具；精度；效率

數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工行業(yè)中得到了快速的發(fā)展，但數(shù)控機(jī)床的加工能力和生產(chǎn)效率由機(jī)床的柔性程度高低所決定，但高柔性機(jī)床的價(jià)格卻是普通機(jī)床好幾百倍。一些工序復(fù)雜的零件在普通數(shù)控機(jī)床上加工往往出現(xiàn)需要多次裝夾，其零件的加工精度無法保證的情況。

針對(duì)一些多工序加工需要采用多次裝夾加工的零件，為達(dá)到在普通數(shù)控機(jī)床加工也能取得高的加工精度和效率，實(shí)現(xiàn)柔性化生產(chǎn)。提出用夾具的柔性化替代機(jī)械零件多工序加工依賴于數(shù)控機(jī)床的高柔性，從而解決目前企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)問題[1]。

本文主要通過零件加工工藝設(shè)計(jì)的過程，論述如何進(jìn)行零件加工工藝優(yōu)化和設(shè)計(jì)專用氣動(dòng)夾具來保證零件的加工質(zhì)量和效率。

1 零件分析

如圖l所示，零件主要由曲面、圓弧槽、孔和薄壁組成的三維零件。該零件在數(shù)控加工時(shí)需在采用多次裝夾，主要加工部位分別是零件正面圓弧挖槽加工、反面曲面加工、零件四周的加工。

由于零件輪廓形狀復(fù)雜、加工工序較多，零件加工精度要求比較高，重要部位尺寸都控制在正負(fù)0.02 mm的范圍內(nèi)，在零件圖中存在一些尺寸公差不是對(duì)稱公差，在編程時(shí)由于不是對(duì)稱公差在加工過程中很能保證零件的尺寸精度，在加工過程中時(shí)出現(xiàn)了加工誤差時(shí)不能直接通過改變刀具補(bǔ)償量來修改，給零件加工和編程帶來較大的麻煩。因此，畫圖過程中需要進(jìn)行尺寸換算，統(tǒng)一采用對(duì)稱公差，方便數(shù)控加工達(dá)到零件所需的精度要求。

2 零件加工要點(diǎn)、難點(diǎn)

零件的毛坯為Ф165 mmX45 mm圓塊，材料是45號(hào)鋼。由于該零件正面由薄壁組成，同時(shí)反面有4個(gè)孔可以為正面的加工提供定位，從裝夾工藝考慮先加工反面，然后再加工正面。

（1）反面加工的主內(nèi)容是加工外輪廓、內(nèi)曲面的加工。由于零件的反面外輪廓加工和4個(gè)孔加工是為了正面加工和側(cè)面加工時(shí)提供定位和裝夾，因此表面質(zhì)量和精度加工要求比較高。

（2）正面加工主要是凹槽和薄壁加工，在薄壁粗加工過程時(shí)，通常采用較大的背吃刀量和進(jìn)給量提高零件加工效率。但這種加工模式會(huì)產(chǎn)生較大的切削力對(duì)零件產(chǎn)生擠壓，將對(duì)四周的薄壁產(chǎn)生較大的變形量。為了保證四周薄壁不變形，需要采用多種加工措施才保證零件薄壁處質(zhì)量和精度。

①采用兩種粗加工模式，在對(duì)左右兩邊挖槽粗加工時(shí)，四周薄壁處保留2 mm較大的切削余量，由于保留的余量較大，在粗加工時(shí)候產(chǎn)生切削力和擠壓力不會(huì)影響到零件的變形，同時(shí)具有較高加工效率。

②挖槽粗加工之后采用輪廓粗加工模式，對(duì)四周薄壁進(jìn)行內(nèi)輪廓外形銑削粗加工，由于輪廓加工時(shí)刀具切入時(shí)的沖擊力比較大也會(huì)讓零件在切入點(diǎn)產(chǎn)生較大的變形量。為了避免切入時(shí)在進(jìn)刀處產(chǎn)生沖擊減少變形，刀具需要采用圓弧切向進(jìn)刀、退刀，這樣進(jìn)刀方式能較大程度減少薄壁受力變形同時(shí)過度加工順暢同時(shí)保證加工精度。

（3）零件的側(cè)面加工是普通銑床上加工的一個(gè)難點(diǎn)，根據(jù)傳統(tǒng)的加工方法是采用通過多次定位裝夾加工。工序分散加工主要特點(diǎn)是效率低同時(shí)加工精度難以保證。為了解決實(shí)際生產(chǎn)中的難題，設(shè)計(jì)專用夾具，通過采用夾具的柔性化實(shí)現(xiàn)機(jī)床的柔性化加工[2]。

3 零件加工工藝

通過對(duì)零件加工工藝分析，結(jié)合零件加工的精度和表面粗糙度，分別對(duì)加工的內(nèi)容、所使用的刀具、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度、背吃刀量等進(jìn)行正確合理的選擇，如表1-3所示。

4 夾具設(shè)計(jì)

4.1 夾具的總體設(shè)計(jì)

夾具是指機(jī)械制造過程中用來固定加工工件，讓其擁有正確的固定位置，用于加工或檢測(cè)的裝置，通常由定位元件、夾緊裝置、對(duì)刀引導(dǎo)元件、分度裝置、連接元件以及夾具體等組成[3]。

根據(jù)零件加工特點(diǎn)，側(cè)面的加工的定位基準(zhǔn)為Ф90圓柱底面和兩定位孔組合定位。該夾具結(jié)構(gòu)如圖2所示。

4.2 零件定位分析

零件底平面作為主要的定位基準(zhǔn)，采用典型的一面兩孔的定位方式對(duì)零件進(jìn)行完全定位，通過底面與定位板接觸限制零件其中3個(gè)自由度（即兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)和一個(gè)移動(dòng)自由度），底面上的兩個(gè)孔分別采一個(gè)短銷和削邊銷進(jìn)行限制其余3個(gè)自由度。保證四周輪廓加工的穩(wěn)定性，在零件的軸線方向增加作用力Fl，如圖3所示。

4.3 夾具的工作原理

夾具體l與機(jī)床工作相連接，六工位分度盤安裝在夾具當(dāng)中，定位底板用于固定零件并將其固定在六工位分度盤中，氣缸的與開口壓板連接用于零件拉緊和松開。零件加工時(shí)，將工作安裝定位底板當(dāng)中，氣缸拉緊開口壓板壓緊工件，啟動(dòng)數(shù)控機(jī)床加工零件。當(dāng)加工完一個(gè)工位時(shí)，機(jī)床主軸移動(dòng)到六工位分度盤開關(guān)接觸器中，讓六工位分度盤得到信號(hào)，自動(dòng)轉(zhuǎn)到下—工位，連續(xù)加工工件。

5 結(jié)語

本文主要通過對(duì)零件的裝夾和加工工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。在確定零件的加工工藝、刀具選用和零件裝夾這方面做出了選擇，同時(shí)為解決實(shí)際生產(chǎn)方面提供了方法。

[參考文獻(xiàn)]

[1]趙長(zhǎng)旭.數(shù)控加工工藝[M]西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2006.

[2]陳紅霞.機(jī)械制造工藝學(xué)[M].北京：北京大學(xué)出版社，2010.

[3]許玲萍.數(shù)控加工工藝決策與切削參數(shù)規(guī)范化的研究[D].沈陽：沈陽工業(yè)大學(xué)，2006.