基于不規(guī)則零件的加工工藝分析及夾具設(shè)計(jì)

劉清峰

摘 要：在經(jīng)濟(jì)全球化的逐漸發(fā)展下，優(yōu)化不規(guī)則零件的加工工藝在生產(chǎn)加工領(lǐng)域方面，越來(lái)越得到重視。由于不規(guī)則零件的加工工藝比較復(fù)雜并且耗費(fèi)時(shí)間比一般零件加工時(shí)間長(zhǎng)，需要消耗掉極大的精力，進(jìn)行大規(guī)模的機(jī)械化生產(chǎn)，運(yùn)用傳統(tǒng)零件的加工方式是不能實(shí)現(xiàn)的。因此，對(duì)不規(guī)則零件的加工工藝進(jìn)行優(yōu)化已經(jīng)迫在眉睫了。本文主要分析不規(guī)則零件的加工工藝的提升以及其夾具的設(shè)計(jì)方法。

關(guān)鍵詞：不規(guī)則零件加工；夾具設(shè)計(jì)；傳統(tǒng)零件加工

引言

在機(jī)械加工過(guò)程中，使用通用夾具就能滿足簡(jiǎn)單軸類，盤類，套筒類的零件，但是遇到復(fù)雜或不規(guī)則零件時(shí)，傳統(tǒng)加工工藝很難滿足要求，無(wú)法保證加工過(guò)程的順利進(jìn)行。并且有可能出現(xiàn)，加工時(shí)間耗費(fèi)長(zhǎng)、外觀不符合圖紙上面的要求設(shè)計(jì)等一系列誤差。為了保證不規(guī)則零件加工過(guò)程能夠順利進(jìn)行，提高加工效率，我們需要找到一種加工精確且效率高的新型加工方法。本篇文章借由其中一種不規(guī)則零件，分析不規(guī)則零件的加工工藝和其夾具設(shè)計(jì)。

一、不規(guī)則零件圖分析

1、 不規(guī)則零件的工藝分析

此零件是一個(gè)外形不規(guī)則的叉架類零件，其基體組成和基體的結(jié)構(gòu)都相對(duì)比較復(fù)雜，支架主要起支撐和連接作用，因此在加工上的精確需特別注意。

2、 不規(guī)則零件加工方法分析

叉架類零件外形復(fù)雜，不容易定位，彎曲剛性差，容易變形，對(duì)尺寸精度，形狀精度，位置精度，表面粗糙度的要求都很高，其功用是傳力構(gòu)建，承受沖擊載荷。

叉架類的零件一般有1到2個(gè)孔，孔與孔，孔與其他表面之間的位置精度的要求較高，一般工件表面粗糙度Ra值小于1.6um。材料方面需要有足夠的抗疲勞強(qiáng)度等力學(xué)性能，設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)剛度好，采用45鋼調(diào)質(zhì)處理，一部分受力不大的采用球墨鑄鐵。零件方面采用鍛造毛坯，其金屬纖維需沿桿身方向分布，盡量做到不要有咬邊，裂痕等這些缺陷。部分的零件要進(jìn)行噴丸處理，加強(qiáng)抗應(yīng)力，提高工件的疲勞強(qiáng)度。

刨，銑，拉，磨等加工方法，運(yùn)用與叉架類零件的平面上，刨削和銑削是對(duì)叉架類零件的平面進(jìn)行粗加工，半精加工。磨削則是平面的精加工。

銑削分為周銑、端銑、逆銑以及順銑。其中不規(guī)則零件的成形表面，組合表面是周銑加工的。端銑是把零件進(jìn)行修光作用，減少表面粗糙度值。逆銑的切削速度方向與工件的進(jìn)給方向相反，切削厚度逐漸增大，可挑起工件的趨勢(shì)，引起振動(dòng)，影響表面粗糙度。而順銑則是切削速度方向與工件的進(jìn)給方向相同，切削厚度逐減小，用于精加工。

二、 不規(guī)則零件的夾具結(jié)構(gòu)和不規(guī)則零件技術(shù)分析

設(shè)計(jì)夾具時(shí)我們應(yīng)該從在零件加工的時(shí)候滿足粗糙度要求，滿足兩孔軸線間的公差要求方向出發(fā)，同時(shí)找到定位基準(zhǔn)，使技術(shù)要求得到保證，提高其勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

機(jī)床夾具的組成是由定位裝置、夾緊裝置、對(duì)刀或?qū)蜓b置、連接原件、叉架、其他元件或裝置等部分組成，其中叉架的作用就是把所有的元件連接成一個(gè)整體。

拔叉，支座，連桿是屬于叉架類零件。叉架類零件多數(shù)為鑄件或者鍛件，因此常見結(jié)構(gòu)有圓角，凸臺(tái)，凹坑等。我們?cè)谠O(shè)計(jì)夾具時(shí)首先要選擇合理的定位基準(zhǔn)，如果定位基準(zhǔn)選擇不當(dāng)會(huì)影響零件加工工藝和零件質(zhì)量問(wèn)題，或是增加加工工序、耗費(fèi)時(shí)間和精力，工藝路線不合理，使夾具的設(shè)計(jì)更加困難等。

上面表中描述的是對(duì)拔叉零件技術(shù)要求的一些條件和數(shù)據(jù)，可以看出，其要求頗高。那么相對(duì)的對(duì)夾具的要求制作也高。

三、 不規(guī)則零件的加工過(guò)程分析

在選擇粗基準(zhǔn)的時(shí)候，以基準(zhǔn)孔Φ14H9的外圓是最合適的，不加工的外圓和內(nèi)孔壁厚均勻是能夠在此基礎(chǔ)上得到保證的。而選擇叉腳K面為粗基準(zhǔn)限制移動(dòng)自由度，可以讓不加工的叉腳面與叉腳加工面兩側(cè)對(duì)稱。精基準(zhǔn)選擇內(nèi)孔，限制四個(gè)自由度，符合基準(zhǔn)重合原則。

撥叉內(nèi)孔尺寸和形狀精度要求都比較高，采用鉆、擴(kuò)、鉸等方案進(jìn)行深孔加工，鉆孔常在車床上進(jìn)行，先加工端面可防止鉆頭產(chǎn)生偏移。

叉腳兩側(cè)面對(duì)基準(zhǔn)孔，垂直度要求很高，而且表面粗糙度值較小。并且在叉腳處，剛性比較差，容易變形，應(yīng)該進(jìn)行粗、精銑兩次分開加工來(lái)完成，在精銑之前將基準(zhǔn)內(nèi)孔精拉修正以提高加工精度。

加工順序方面要按階段進(jìn)行，遵循粗、精加工分開的原則。

四、拔叉夾具的設(shè)計(jì)

定位基準(zhǔn)的選擇和切削力和卡緊力計(jì)算。本步加工可按估算卡緊力，實(shí)際效果可以保證可靠的夾緊，軸向力（錯(cuò)誤，嵌入對(duì)象無(wú)效），扭矩（錯(cuò)誤，嵌入對(duì)象無(wú)效。錯(cuò)誤，嵌入對(duì)象無(wú)效），由于扭矩很小，計(jì)算時(shí)可忽略，夾緊力為錯(cuò)誤，嵌入對(duì)象無(wú)效，聯(lián)系數(shù)S1=1.5，S2=S3=S4=1.1，則實(shí)際夾緊力為F=S1*S2*S3*S4*F=10.06N，使用快速螺旋定位機(jī)構(gòu)快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠呢夾緊力。最后還有誤差分析。

五、 結(jié)束語(yǔ)

傳統(tǒng)工藝對(duì)不規(guī)則零件的加工不僅達(dá)不到圖紙的要求，耗費(fèi)的精力和時(shí)間也很長(zhǎng)，加工之后的結(jié)果不盡人意。隨著經(jīng)濟(jì)和工業(yè)發(fā)展，在不規(guī)則零件加工工藝的技術(shù)上得到了很大的提升。而上文描述的工藝使的不規(guī)則零件在加工過(guò)程能夠變得更精確，對(duì)機(jī)床的消耗也有所減少，提高了生產(chǎn)率降低了生產(chǎn)成本。同時(shí)，使用此加工方法減少了制作的時(shí)間和人員的耗費(fèi)的精力。既提高了員工的工作效率，又提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。實(shí)現(xiàn)了能用于大規(guī)模生產(chǎn)中，為經(jīng)濟(jì)帶來(lái)了更大的發(fā)展。不規(guī)則零件加工工藝的提升不僅提現(xiàn)了技術(shù)的發(fā)展情況，在優(yōu)化了不規(guī)則零件的加工工藝，給機(jī)械生產(chǎn)帶來(lái)了很多好處，打破了傳統(tǒng)加工工藝耗費(fèi)時(shí)間，耗費(fèi)精力，質(zhì)量不過(guò)關(guān)，成果達(dá)不到要求的缺點(diǎn)。

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