吳健 邵宏宇

摘要：本文通過對暖通零件爐頭的數(shù)控加工的工藝分析、并對其V形槽、斜面孔加工裝夾工具進(jìn)行設(shè)計(jì)，生產(chǎn)出符合客戶要求的零件，對于同類型的零件加工在實(shí)際生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：數(shù)控；爐頭；裝夾

1 引言

本文就供暖系統(tǒng)配件爐頭在數(shù)控機(jī)床的工裝夾具與加工工藝問題進(jìn)行探討。該零件是為美國某有限公司生產(chǎn)的外貿(mào)加工產(chǎn)品。爐頭毛坯為壓鑄零件，材料采用Al-Si系合金材料，難點(diǎn)是在與軸線成60°的斜平面的六孔和外圓柱面凸起處V形槽、平面、成角度鉆孔加工。

對于斜面孔加工需要專業(yè)萬能分度頭或五軸加工中心加工。目前，我校生產(chǎn)設(shè)備主要是數(shù)控車床、數(shù)控銑床、四軸加工中心。加工設(shè)備難以滿足要求，在現(xiàn)有設(shè)備加工，必須設(shè)計(jì)出專用夾具進(jìn)行加工生產(chǎn)。鑒于此，必須探索出適合現(xiàn)有加工設(shè)備，并可簡單、快捷、費(fèi)用低的加工工藝方法。

2 零件圖樣工藝分析

零件圖如圖1所示，該工件材料是鋁合金A360，材料中含硅量9.0-10.0%，屬于亞共晶鋁合金，其合金具有良好的鑄造性能與被切削性能[1]。工件由內(nèi)圓柱面、外斜面、端面、V形槽（2個(gè)）、圓柱側(cè)面螺紋孔（3個(gè)）、端面螺紋孔（1個(gè)）、均勻分布六個(gè)圓柱斜孔等輪廓組成。加工數(shù)量為600件，屬于中小批量生產(chǎn)，先按照加工工藝加工10件，送檢合格后，安排批量生產(chǎn)。零件的內(nèi)、外輪廓、V形槽、斜孔都由直線和圓弧組成，幾何元素之間的關(guān)系清楚完整。尺寸標(biāo)注基準(zhǔn)（對稱軸線、端面）較統(tǒng)一，有利于數(shù)控編程加工[1]。

該零件的內(nèi)圓、V形槽、內(nèi)孔等部位的形狀、位置尺寸公差為0.1mm或0.2mm，加工精度易保證；難點(diǎn)主要集中在爐頭外側(cè)斜面均勻分布六個(gè)斜孔加工，其次是圓柱外側(cè)V形槽及螺紋孔加工，這兩道工序必須設(shè)計(jì)專用夾具裝夾零件，才能保證生產(chǎn)要求。該專用夾具的設(shè)計(jì)是整個(gè)零件各工序加工中的難點(diǎn)。

3 加工裝夾方案

（1）V形槽處加工裝夾方案

此道工序是在北京機(jī)電院BV100四軸立式加工中心加工完成。設(shè)計(jì)的夾具裝置在加工中心第四軸三爪卡盤上，夾具如圖2所示。使用時(shí)，將零件放到夾具心軸上，用壓頭壓緊即可使用。爐頭夾具心軸與壓頭兩個(gè)定位元件實(shí)現(xiàn)了對零件的X、Y、Z的平移和X、Y的旋轉(zhuǎn)，Z的旋轉(zhuǎn)自由度依靠爐頭夾具定位件2壓在零件V形槽側(cè)面進(jìn)行限制，實(shí)現(xiàn)了爐頭零件的完全定位。為防止壓頭6把爐頭頂面壓緊損壞，可采用聚四氟乙烯（塑料王）進(jìn)行生產(chǎn)加工。夾具在第四軸裝夾下，可實(shí)現(xiàn)成3個(gè)成60°夾角孔的加工。

（2）斜面孔加工夾具

零件上的斜孔或斜面加工首先要分析斜孔的空間位置和交點(diǎn)尺寸，選擇加工坐標(biāo)系，以便旋轉(zhuǎn)定位。本次設(shè)計(jì)斜面階梯孔加工夾具如圖3所示，夾具主要由1.固定底板 2.角度側(cè)板 3拉手. 4.分度輪 5.角度固定塊 6.分度心軸7.角度定位塊 8.角度定位板等組成。另外，還包括有防塵圈、銅套、角度定位架等零件[2-4]。

使用時(shí)先將角度側(cè)板2安裝在固定底板1。角度側(cè)板有兩塊組成，與固定底板成30±0.05角度，保證零件斜面孔軸線方向與Z軸平行。分度心軸6連接到角度固定塊5上，其上連接有角度定位塊8。零件安裝到心軸上，以爐頭底面和φ47.09作為定位基準(zhǔn)。心軸φ85平面限制了工件Z軸平移和X、Y軸旋轉(zhuǎn)共三個(gè)不定度，φ47.09圓弧面限制了X、Y軸旋轉(zhuǎn)和X、Y方向平移。角度定位板8、角度固定塊7以斜面配合，當(dāng)夾緊時(shí)斜面作用在V形槽處平面處，限制了Z軸平移和Z軸旋轉(zhuǎn)。這兩個(gè)定位裝置結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了爐頭的完全定位。

分度輪4由六個(gè)成60°均勻分布的凹槽組成，利用平鍵與心軸6連接。心軸6與角度固定板5以軸承連接，便于心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，降低了工作強(qiáng)度。當(dāng)零件安裝到心軸上加工完一個(gè)孔后，把拉手3拔開，可以用手轉(zhuǎn)動(dòng)零件，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)到60°時(shí)，在彈簧的作用力下，拉手卡在分度輪的槽內(nèi)，裝夾完畢，開始加工另外一個(gè)相鄰孔，循環(huán)使用，直到加工結(jié)束。此裝置實(shí)現(xiàn)了在爐頭外圓斜面上均勻加工六個(gè)斜孔的功能。如為了提高精度，可設(shè)計(jì)出斜面加工夾具與分度頭相結(jié)合的夾具，或者改造成精密分度裝置。但由于此次小批量生產(chǎn)爐頭要求精度不高，采用了較為簡單的分度機(jī)構(gòu)進(jìn)行分度加工。

4結(jié)論

本文首先對暖通設(shè)備零件爐頭零件圖進(jìn)行了分析，接著根據(jù)零件加工的內(nèi)容和難點(diǎn)，設(shè)計(jì)出符合現(xiàn)狀的零件裝夾工具和加工工藝。其中爐頭外圓柱斜面的斜孔加工和V形槽加工是這個(gè)零件加工的難點(diǎn)，文中對這兩道工序所用的專用夾具進(jìn)行了設(shè)計(jì)。裝夾工具采用設(shè)計(jì)簡單、成本較低的手工夾緊裝置。根據(jù)圖紙要求，按時(shí)、有效地生產(chǎn)出符合客戶要求的零件。創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉永利.數(shù)控加工工藝[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

[2]吳拓.現(xiàn)代機(jī)床夾具設(shè)計(jì)及實(shí)例[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2015.

[3]雒運(yùn)強(qiáng).使用銑削操作技巧450例[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012.

[4]任小萍.典型零件斜面的銑削加工技巧[J].新技術(shù)新工藝，2014（11）

作者簡介：

吳健，男，河北邯鄲人，講師，主要研究方向：模具設(shè)計(jì)與制造、材料加工技術(shù)。