車削中心利用專用夾具加工液壓端蓋

張振

摘要：本文就某一不規(guī)則零件在數(shù)控車削中心（帶有動(dòng)力刀座和C軸功能的數(shù)控機(jī)床）上進(jìn)行批量生產(chǎn)時(shí)的工藝分析、定位裝夾如何設(shè)計(jì)專用的夾具以及程序編制等問題進(jìn)行分析、優(yōu)化加工方案，從而提高生產(chǎn)質(zhì)量和效率。

關(guān)鍵詞：車削中心；工藝分析；專用夾具

引言

我單位校企合作加工接到某液壓設(shè)備公司送來的液壓配件（如圖1）。通過加工圖紙和客戶送來的毛坯進(jìn)行加工工藝的分析，分析結(jié)果為：該零件屬于不規(guī)則端蓋件，毛坯為精鑄不銹鋼件，加工余量小而均勻；加工的內(nèi)容涉及到車、銑（主要是鉆孔加工）的綜合加工；尺寸精度和位置精度要求較高，采用通用夾具難以保證加工質(zhì)量。

1.工藝規(guī)劃

1.1加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)原則

（1）以保證零件加工質(zhì)量，達(dá)到設(shè)計(jì)圖紙規(guī)定的各項(xiàng)技術(shù)要求為前提。

（2）工藝過程有較高的生產(chǎn)效率和較低的成本。

（3）充分考慮和利用現(xiàn)有生產(chǎn)條件，盡可能作到平衡生產(chǎn)。

（4）盡量減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，保證安全生產(chǎn)，創(chuàng)造良好文明勞動(dòng)條件。

（5）積極采用先進(jìn)技術(shù)和工藝，減少材料和能源消耗，并應(yīng)符合環(huán)保要求。

1.2機(jī)床的選用

讀零件圖根據(jù)工藝分析的結(jié)果和工藝設(shè)計(jì)的原則，在機(jī)床的選用上根據(jù)現(xiàn)有的校企合作生產(chǎn)配備的設(shè)備和加工的精度綜合進(jìn)行選用，決定采用奧地利進(jìn)口的車削中心進(jìn)行該零件的加工，可以減少加工的工序和裝夾的次數(shù)，減少裝夾誤差以保證零件加工質(zhì)量同時(shí)能大大減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度。

車削中心是以車床為基本體，并在其基礎(chǔ)上進(jìn)一步增加動(dòng)力刀座。集車、銑、鉆、鏜功能于一體的數(shù)控機(jī)床，其強(qiáng)大的車削功能，獨(dú)具特色的Y軸、C軸銑功能，使零件裝夾、定位次數(shù)減少，多工序車削、銑削部位在一次加工完成，工序高度集中。車削中心是一種復(fù)合式的車削加工機(jī)械，能讓加工時(shí)間大大減少，不需要重新裝夾，以達(dá)到提高加工精度的要求。

1.3加工路線的規(guī)劃

制定加工的路線時(shí)，雖然毛坯為不規(guī)則形狀精不銹鋼件，但還是有一定的誤差存在，定位時(shí)屬于粗基準(zhǔn)定位。為保證加工質(zhì)量，加工時(shí)粗基準(zhǔn)只能選用一次，根據(jù)加工原則，最后采用基準(zhǔn)先行的工藝方法，先加工基準(zhǔn)面（圖紙上的A面）以及相關(guān)的內(nèi)容在一次裝夾完成。

工序1：加工基準(zhǔn)面（A面）→?45內(nèi)孔粗、精車→鉆4-?8孔。

工序1加工完成后，再以加工完成的A面和對(duì)角的兩個(gè)?8孔（采用一面兩孔的定位方式）作為定位基準(zhǔn)使用專用夾具安裝到車削中心上加工余下工序。

工序2：加工B面→?8加工（鉆、擴(kuò)、鉸）→鉆3-?4孔。

2.夾具設(shè)計(jì)

2.1液壓卡盤軟爪裝夾

對(duì)毛坯如何安裝在機(jī)床上進(jìn)行了初步的試驗(yàn)，通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在加工工序1的時(shí)候，毛坯能直接安裝到卡盤上。但是由于缺少Z向定位，毛坯每次安裝位置不一致或安裝位置傾斜造成加工余量不均勻影響加工，嚴(yán)重的情況下還造成工件加工余量不足，有殘留的毛坯表面和容易夾傷不加工表面，造成工件報(bào)廢從而影響生產(chǎn)效率，使生產(chǎn)成本大大提高。

考慮到以上因素，在加工工序1時(shí)，采取軟爪（鋁爪）裝夾?55的外表面，夾持長(zhǎng)度約為30mm（如圖2）。為了把安裝的誤差減到最小，在設(shè)計(jì)用軟爪裝夾毛坯時(shí)，軟爪最好在機(jī)床上加工成形。采用軟爪裝夾時(shí)，由于采用液壓卡盤，在加工時(shí)，要把握好夾緊力；如果夾緊力過大，會(huì)造成工件變形，夾緊力過小，工件在加工時(shí)的位置會(huì)松動(dòng)，嚴(yán)重的會(huì)造成加工事故，需要選用一個(gè)正確的夾緊力。

2.2專用夾具設(shè)計(jì)及工件安裝

在機(jī)械加工過程中，為了保證加工精度，固定工件，使之占有確定位置以接受加工或檢測(cè)的工藝裝備統(tǒng)稱為機(jī)床夾具，簡(jiǎn)稱夾具。工件的安裝包含了兩個(gè)方面的內(nèi)容：

（1）定位：工件應(yīng)準(zhǔn)確地安放在機(jī)床的合適位置上，使工件相對(duì)于刀具及機(jī)床占有正確的加工位置，保證其被加工表面達(dá)到工序所規(guī)定的各項(xiàng)技術(shù)要求；

（2）夾緊：工件定位后，還需對(duì)工件壓緊夾牢，使其在加工過程中不發(fā)生位置變化。

在加工工序2時(shí)，為了要保證工件的位置精度，需要采用專用夾具進(jìn)行裝夾。由于工序1和工序2的加工部分軸線為90?夾角，并且有垂直度（0.05mm）的位置度要求。所以在設(shè)置夾具的時(shí)候，首選選擇夾具的主體形狀為90?角鐵類的夾具體，定位元件為定位銷。工件在夾具體上的定位方式為兩孔一面（如圖3）。為提高夾具的定位精度和減小夾具的安裝誤差，夾具主體部分直接在車削中心上加工成形，減少夾具安裝在機(jī)床上的安裝誤差以提高工件的加工精度。（在機(jī)床上直接加工夾具主體時(shí)，夾具安裝在機(jī)床的誤差能減在最少，一般可以忽略不算）。

設(shè)計(jì)好主要用于定位的夾具主體后，這時(shí)要考慮的是夾緊的機(jī)構(gòu)。在數(shù)控車加工中，夾具和工件同時(shí)進(jìn)行回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而夾具的本體為角鐵類夾具體，在旋轉(zhuǎn)的過程中，由于慣性力的作用，會(huì)造成轉(zhuǎn)動(dòng)不均勻，影響加工質(zhì)量；嚴(yán)重的情況下還會(huì)造成夾具體飛出卡盤，造成人身安全事故。所以在設(shè)計(jì)本夾具夾緊機(jī)構(gòu)的同時(shí)，本著裝夾方便、可靠的原則，把動(dòng)平衡力的因素也一并考慮進(jìn)去，盡可能把不平衡力減到最小，使夾具能在主軸上很好的運(yùn)轉(zhuǎn)。最后經(jīng)過夾具體和工件毛坯重量進(jìn)行計(jì)算和分析，設(shè)計(jì)出夾緊機(jī)構(gòu)（如圖4）。

由于毛坯材料是精鑄不銹鋼件，表面不需要進(jìn)行加工，設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)時(shí)，不能壓壞工件表面，故采用螺紋壓板的夾緊方式。夾緊機(jī)構(gòu)安裝在夾具體的方式為一面兩孔定位，最后采用螺紋緊固的方式把夾具體和夾緊機(jī)構(gòu)配合成一個(gè)整體，形成夾具進(jìn)行工件的安裝（如圖5）。

3.程序編制

程序輸入到機(jī)床有兩種方法，分別是手工編程和自動(dòng)編程。由于車削中心編程比普通數(shù)控機(jī)床編程較為復(fù)雜，更加容易出錯(cuò)，因此本產(chǎn)品加工基本采用自動(dòng)編程為主，通過CAM加工軟件繪制加工圖形并生成加工刀具路徑，最后生成加工程序。在程序的編制上根據(jù)加工工序，分別設(shè)計(jì)出兩個(gè)刀路（如圖6），最后生成加工程序并傳輸?shù)綑C(jī)床上進(jìn)行加工。

4.總結(jié)

通過采用該夾具對(duì)該零件進(jìn)行生產(chǎn)，很好的解決了工件加工過程中的裝夾和定位問題，同時(shí)采用車削中心，減少對(duì)工件的二次安裝誤差，大大提高了零件的生產(chǎn)效率，保證了該零件的批量生產(chǎn)要求。

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