CKA6136－20105撥叉加工工藝優(yōu)化研究

嚴(yán)朝寧

(陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，陜西戶縣 710302)

在裝配CKA6136車床床頭箱時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)撥叉總成中的楔面銷深度尺寸不合適，需要返修，導(dǎo)致裝配效率不高。通過(guò)對(duì)企業(yè)加工中心的實(shí)際調(diào)研，并針對(duì)該零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，制作了一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)用的工裝夾具，同時(shí)優(yōu)化現(xiàn)有的加工工藝，以滿足生產(chǎn)需要。

1 CKA6136－20105撥叉生產(chǎn)裝配現(xiàn)狀分析

機(jī)床夾具已成為機(jī)械加工中的重要裝備。機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)和使用是促進(jìn)生產(chǎn)發(fā)展的重要工藝措施之一。隨著我國(guó)機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，機(jī)床夾具的改進(jìn)和創(chuàng)造已成為廣大機(jī)械工程技術(shù)人員在技術(shù)革新中的一項(xiàng)重要任務(wù)［1］。

隨著CKA6136臥式數(shù)控車床的市場(chǎng)份額加大，制造數(shù)量的提高，CKA6136－20105撥叉原有的加工工藝已明顯不能滿足現(xiàn)有的生產(chǎn)需求，舊工藝是安排其在鏜床上加工，無(wú)工裝設(shè)計(jì)，生產(chǎn)效率低下，精度難以滿足裝配需求。

2 撥叉的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析

CKA6136－20105撥叉的材質(zhì)為HT200，其加工難點(diǎn):一是φ10H7孔和φ22H7孔相交;二是主視圖中定位尺寸 φ120－0.05。因此，對(duì)夾具設(shè)計(jì)和加工工藝要求都較高。CKA6136車床床頭箱裝配示意圖如圖1所示，CKA6136－20105撥叉零件圖如圖2所示。

圖1 CKA6136車床床頭箱裝配示意圖

圖2 CAK6136－20105零件圖

3 夾具設(shè)計(jì)中的定位及工序分析

在研究和分析工件定位問(wèn)題時(shí)，定位基準(zhǔn)的選擇至關(guān)重要。定位基準(zhǔn)就是在加工中用作定位的基準(zhǔn)。一般來(lái)說(shuō)，工件的定位基準(zhǔn)一旦選定，那么工件的定位方案也就基本被確定。定位方案是否合理，直接關(guān)系到工件的加工精度能否滿足設(shè)計(jì)要求。圖3為撥叉夾具采用一銷一面的定位示意圖。

圖3 撥叉夾具采用一銷一面的定位示意圖

如圖4所示，在第一工序的加工中，用撥叉的B面和C面來(lái)定位。因?yàn)楣ぜ且粋€(gè)整體，當(dāng)表面B和C的位置一確定，φ10H7孔的軸線位置也就隨之確定。表面B和C就是撥叉加工第一工序的定位基準(zhǔn)。

圖4 第一工序定位示意圖

在第二工序中以φ10H7孔和A面定位，這樣φ8H7和φ22H7內(nèi)孔的軸線位置也就隨之確定，如圖5所示，φ10H7孔和A面就是撥叉加工第二工序的定位基準(zhǔn)。

圖5 第二工序定位示意圖

4 定位誤差的分析與計(jì)算

六點(diǎn)定位原理解決了約束工件自由度的問(wèn)題，即解決了工件在夾具中位置“定”與“不定”的問(wèn)題。但是，由于一批工件逐個(gè)在夾具中定位時(shí)，各個(gè)工件在夾具中所占據(jù)的位置不完全一致，即出現(xiàn)工件位置定得“準(zhǔn)”與“不準(zhǔn)”的問(wèn)題。如果工件在夾具中所占據(jù)的位置不準(zhǔn)確，那么就會(huì)出現(xiàn)由于工件定位不準(zhǔn)導(dǎo)致產(chǎn)生誤差，這種只與工件定位有關(guān)的誤差稱之為定位誤差，用ΔDW表示。在工件加工過(guò)程中，為了保證加工精度，一般限定定位誤差不超過(guò)工件加工公差T的1/5。

工件逐個(gè)在夾具中定位時(shí)，各個(gè)工件的位置不一致的原因主要是基準(zhǔn)不重合，而基準(zhǔn)不重合又分兩種情況:一是定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)不重合產(chǎn)生的基準(zhǔn)位移誤差;二是定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合產(chǎn)生的基準(zhǔn)不重合誤差［1－2］。在這里考慮到滿足工件的順利裝卸條件，所以在選擇菱形定位銷時(shí)選擇了配合為 φ10g6的公差，即最大直徑尺寸為φ9.995mm，ΔDW為剖分面的定位誤差;最小直徑尺寸為 φ9.986mm。

式中:δD為工件孔的直徑公差;δd為定位銷的直徑公差;Δmin/2為孔和銷的最小保證間隙。

根據(jù)以上的計(jì)算可以得出部分剖面的定位誤差如下:

撥叉加工公差T=0.05mm，根據(jù)要求，定位誤差不能超過(guò)工件加工公差的1/5，計(jì)算所得定位誤差ΔDW=0.008mm，在要求范圍內(nèi)，因此文中設(shè)計(jì)的定位方案完全可以滿足工件加工要求。定位誤差示意圖如圖6所示。

圖6 定位誤差示意圖

5 夾具設(shè)計(jì)

根據(jù)以上分析及撥叉的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在遵循合理安排前序加工，正確使用定位原則，夾具設(shè)計(jì)裝夾方便、精度穩(wěn)定的前提下［3］，所設(shè)計(jì)夾具示意圖如圖7和圖8所示。

圖7 夾具設(shè)計(jì)示意圖1

圖8 夾具設(shè)計(jì)示意圖2

示意圖中的虛線部分為被加工零件CKA6136－20105撥叉，圖7為以C面為側(cè)面定位基準(zhǔn)，加工 φ10H7孔的裝夾方式，圖 8為以φ10H7插入菱形定位銷中加工φ8H7和φ22H7孔的裝夾方式。為利于排屑，在零件孔加工處的墊鐵和夾具體處開(kāi)有排屑槽(在示意圖中就不一一體現(xiàn)了)［3－5］。夾具中定位元件的材料選擇和熱處理不在此詳解。

6 加工工藝

結(jié)合新的定位方案，優(yōu)化后的工藝簡(jiǎn)述如下:

1)第一工序。

①立式銑床(X52)毛坯自劃線銑32mm、20mm，各留 0.2mm ～0.3mm 加工量。

②臥式銑床(X62)自劃線銑95mm。

③平面磨床(M7132)磨20mm，兩面磨平。

2)第二工序。

①以C面為基準(zhǔn)，將C面靠在菱形定位銷的側(cè)面，以菱形定位銷的側(cè)面為基準(zhǔn)，建立工件坐標(biāo)系。中心鉆點(diǎn) φ10H7孔窩，選用 φ9.8鉆頭鉆φ10H7底孔，選用φ10H7鉸刀鉸φ10H7孔成品。第一工序加工形成一定批量后，進(jìn)入第二工序。

②以φ10H7孔插入菱形定位銷中定位，以菱形定位銷中心線為基準(zhǔn)，建立工件坐標(biāo)系。中心鉆點(diǎn) φ8H7和 φ22H7孔窩，選用 φ18鉆頭鉆φ22H7底孔透，φ7.8鉆頭鉆 φ8H7底孔透。φ21.5鏜刀鏜 φ22H7底孔透，φ22鏜刀鏜φ22H7孔成品，φ8H7鉸刀鉸φ8H7孔成品。

7 結(jié)束語(yǔ)

本文根據(jù)CKA6136－20105撥叉結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)用的工裝夾具，優(yōu)化了加工工藝，一方面保證了該零件加工精度，另一方面也解決了CKA6136車床床頭箱裝配時(shí)撥叉總成中的楔面銷深度尺寸不合適這一問(wèn)題，對(duì)加工中心進(jìn)行工藝優(yōu)化有一定的指導(dǎo)作用。但文章所闡述方法針對(duì)性強(qiáng)，因而后續(xù)工作將與相關(guān)企業(yè)聯(lián)合研究，進(jìn)一步完善加工中心工藝優(yōu)化的相關(guān)理論。

［1］ 唐泳波.磁流變液研究與磁流變?nèi)嵝詩(shī)A具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)［D］.廣州:廣東工業(yè)大學(xué)，2011:33－34.

［2］ 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

［3］ 吳拓.現(xiàn)代機(jī)床夾具設(shè)計(jì)［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2010.

［4］ 北京第一通用機(jī)械廠.機(jī)械工人切削手冊(cè)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

［5］ 殷國(guó)富.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2003.