薄壁鋁合金機殼內(nèi)孔加工用固定裝置的設(shè)計研究

董秋炯　李均均　陳周軍

摘 要：薄壁鋁合金零件因具有重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、材料節(jié)省的特點，已被廣泛應(yīng)用在各工業(yè)部門，但由于其剛性差、強度弱，在加工中極容易變形，使零件的形位誤差增大，零件的加工質(zhì)量不易保證，薄壁鋁合金零件的加工也成為傳統(tǒng)機械加工中比較棘手的問題。該文針對薄壁鋁合金零件傳統(tǒng)加工方式的不足，設(shè)計一種薄壁鋁合金機殼內(nèi)孔加工用的固定裝置，能有效克服加工時工件因夾持易變性的難點，并保證加工精度。

關(guān)鍵詞：薄壁零件 機殼內(nèi)孔 固定裝置

中圖分類號：TG751 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）02（a）0089-01

目前，許多薄壁回轉(zhuǎn)體鋁合金零件在普通數(shù)控車床上加工時，通常采用三爪卡盤或液壓三爪卡盤三點向心120°分布夾緊方式。這種加工方式應(yīng)用于薄壁鋁合金零件生產(chǎn)時存在一個難點：由于加工零件壁厚很薄，夾緊時易于變形，加工后放松卡爪，零件回彈就成了棱圓形，導(dǎo)致零件報廢。雖然可通過計算適當(dāng)?shù)卦黾右稽c外徑，以提高零件抗變形的能力，使變形減小到允許的程度。但是，這種加工方式仍不大受歡迎，一方面是因為每種薄壁鋁合金零件的技術(shù)參數(shù)要求不一，計算使技術(shù)人員工作量較大。另一方面，對于三爪卡盤，操作人員在短時間內(nèi)難以準(zhǔn)確掌握卡爪夾緊力與零件變形的關(guān)系，實際應(yīng)用效果不理想。假如采取在三爪上增焊材料的方式，當(dāng)零件加工完從車床取下之后測量，發(fā)現(xiàn)尺寸、真圓度誤差較大，難以滿足薄壁零件的技術(shù)要求；對于液壓三爪卡盤，在不斷調(diào)低油壓的情況下，經(jīng)常出現(xiàn)工件掉落或者撞刀，導(dǎo)致生產(chǎn)效率較低。

因此，該文針對現(xiàn)階段三爪卡盤夾緊加工薄壁鋁合金工件存在的弊端與技術(shù)不足，對卡盤上的三爪夾緊工件的方式進行了創(chuàng)新，設(shè)計了一種薄壁鋁合金機殼內(nèi)孔加工用的固定裝置。

1 總體方案

薄壁鋁合金加工的難點歸根到底是由于工件厚度太薄，鋁合金材質(zhì)工件的受力點無法承受卡盤上的三爪直接夾緊時的作用力，為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計技術(shù)方案如下。

當(dāng)薄壁鋁合金機殼內(nèi)孔加工工件時，將三爪夾緊工件的方式由直接設(shè)計為間接，通過一固定裝置實現(xiàn)，即該裝置一端與機床卡盤三爪連接，另一端固定工件。使用時，車床直接夾持該固定裝置，該固定裝置避開了工件易變形的部位，其只起導(dǎo)向作用。用工件的邊緣端腳來定位，并用固定件壓死防止其脫出。

2 設(shè)計內(nèi)容

薄壁鋁合金機殼內(nèi)孔加工用固定裝置的主要設(shè)計內(nèi)容包括其夾體軸心的設(shè)計和臺面上定位結(jié)構(gòu)的設(shè)計，具體如下。

2.1 固定裝置夾體的軸心設(shè)計

該文設(shè)計的一種薄壁鋁合金機殼內(nèi)孔加工用的固定裝置，有一個套筒狀的夾體，夾體的后端與機床卡盤上的三爪相連，設(shè)計夾體軸心與卡盤上的三爪的軸心一致，能有效保證夾持工件各部位受力均勻，對滿足工件的工藝要求及尺寸穩(wěn)定性至關(guān)重要。眾所周知，三爪卡盤是由一個大錐齒輪，三個小錐齒輪及三個卡爪組成。三個小錐齒輪與大錐齒輪嚙合，大錐齒輪的背面有平面螺紋結(jié)構(gòu)，三個卡爪等分安裝在平面螺紋上。用小錐齒輪帶動大錐齒輪轉(zhuǎn)動，它背面的平面螺紋就使三個卡爪同時向中心靠近或退出，由于平面矩形螺紋的螺距相等，所以三爪運動距離相等，有自動定心的作用。工作時，三爪自定心卡盤利用三個螺釘，通過盤體止口端面上的螺孔，將卡盤緊固在機床法蘭上，在動力作用下，小齒輪帶動盤絲轉(zhuǎn)動，通過盤絲端面螺紋的轉(zhuǎn)動，帶動三塊卡爪同時趨進或離散。而卡盤三爪通過與該固定裝置的夾體作用于工件，因此，夾體軸心與卡盤三爪一致，保證了三爪卡盤在趨進或離散時對夾持工件輸出力量的等量及方向的一致性，準(zhǔn)確的發(fā)揮固定裝置的導(dǎo)向作用。

2.2 固定裝置臺面上定位結(jié)構(gòu)的設(shè)計

該文設(shè)計車床卡盤上的三爪夾緊工件的方式由直接變?yōu)殚g接，這種夾緊方式直接依靠該機殼內(nèi)孔加工用的固定裝置實現(xiàn)，因此，固定裝置作為連接樞紐，其對工件與三爪的牢固連接是基礎(chǔ)，一端通過夾體與三爪連接固定，另一端通過固定裝置臺面上的定位件與定位柱與工件連接固定，由于工件厚度很薄，故定位件與定位柱十分重要。

該固定裝置中，夾體的上端面沿半徑方向向外延伸形成一固定臺面，固定臺面上均勻布置三個可拆卸的定位件，定位件由U型板和螺釘構(gòu)成，其中螺釘與固定臺面連接，U型板的開口端穿過螺釘后插入待加工工件的端腳底面。為了更好的配合，U型板的下端面設(shè)有與待加工工件的端腳底面相配合的缺口，設(shè)計該缺口對應(yīng)于待加工工件的端腳底邊，使兩者配合十分貼合。同時，固定臺面上設(shè)置至少兩根用于與工件端腳止轉(zhuǎn)配合的定位柱。這種設(shè)計保證了固定裝置固定工件的可靠性、穩(wěn)定性，實現(xiàn)以工件的邊緣端腳來定位，能用固定件壓死工件，防止工件的脫出，避免了液壓三爪卡盤調(diào)低油泵時工件掉落或者撞刀情況的發(fā)生。

此外，該裝置能滿足批量生產(chǎn)的需要。批量生產(chǎn)薄壁鋁合金零件時，可根據(jù)車床中生產(chǎn)工件與裝置中安裝工件的耗用時間，制作合適數(shù)量的固定裝置，使安裝工件與車床生產(chǎn)同時進行，固定裝置循環(huán)使用。

3 結(jié)語

該文提供的一種薄壁鋁合金機殼內(nèi)孔加工用固定裝置，具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便的特點，并且通過該固定裝置的傳導(dǎo)作用，避免了加工時機床卡盤上的三爪直接對薄壁鋁合金工件的夾持，解決了夾持過程中導(dǎo)致工件變形報廢的問題，直接提高了產(chǎn)品質(zhì)量，能有效滿足薄壁鋁合金工件的工藝要求和尺寸穩(wěn)定性。

參考文獻

[1] 唐娟.鋁合金薄壁殼體零件的數(shù)控加工[J].機械制造，2008（10）：53-55.

[2] 丁俊健，邱術(shù)芹，劉勇.一種薄壁深腔殼體零件數(shù)控加工工藝研究[J].機床與液壓，2011（20）：44-45.

[3] 彭紅梅.液壓三爪卡盤機構(gòu)設(shè)計[J].科技信息，2008（33）：97-98.

[4] 高詩文.可變中心三爪卡盤[J].機械工人·冷加工，1981（2）：11.

[5] 沈健.液壓動力卡盤的結(jié)構(gòu)和性能分析[J].組合機床與自動化加工技術(shù)，2004（12）：106-107.