凸輪座圈加工方案改進(jìn)及專用夾具設(shè)計(jì)

陳 雪

(包頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院 數(shù)控技術(shù)系，內(nèi)蒙古 包頭 014030)

1 凸輪座圈零件加工難點(diǎn)

該凸輪座圈零件不僅要求精度高而且相關(guān)聯(lián)尺寸要求嚴(yán)格，要求在外徑Φ66mm，高41.7mm的圓柱上銑3個(gè)互為60°±15′的面，且孔中心對(duì)每個(gè)面的尺寸為29.2mm，內(nèi)孔對(duì)每個(gè)面平行度為0.02mm，見(jiàn)圖1。由于工件尺寸太小,沒(méi)有小型工作臺(tái)的臥式加工中心來(lái)進(jìn)行加工，因此不能通過(guò)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)在一次裝夾過(guò)程中同時(shí)銑3個(gè)互為60°±15′的面。根據(jù)現(xiàn)有生產(chǎn)條件，只能選擇數(shù)控臥式銑床來(lái)進(jìn)行加工。

圖1 凸輪座圈零件

2 改進(jìn)前的加工方案

2.1 定位方案的選擇

同普通機(jī)床一樣，在數(shù)控機(jī)床加工時(shí)，零件的裝夾仍遵守6點(diǎn)定位原則。另外，還要符合以下要求：①選擇定位基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)盡量減少裝夾次數(shù)，一次裝夾要盡可能完成較多表面的加工；②定位基準(zhǔn)應(yīng)盡量與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，以減少定位誤差對(duì)尺寸精度的影響；③定位基準(zhǔn)要能保證多次裝夾后零件各加工表面之間相互位置精度，避免因定位基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換引起的定位誤差；④定位基準(zhǔn)的選擇應(yīng)有利于提高工件的裝夾剛性，以減小切削變形；⑤定位基準(zhǔn)應(yīng)能保證工件定位準(zhǔn)確、迅速、裝卸方便、夾壓可靠；⑥要全面考慮零件各工位的加工情況，保證其加工精度[1]。

2.2 凸輪座圈零件初選的定位方案

將組合夾具固定在工作臺(tái)一角,先加工一個(gè)面，再以此面為基準(zhǔn)利用組合夾具塊定位,旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)加工其余兩個(gè)面。

采用這種定位方案加工的凸輪座圈零件，經(jīng)檢驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)角度60°±15′有時(shí)合格有時(shí)超差，零件加工精度不穩(wěn)定，且孔中心對(duì)每個(gè)面的尺寸也不是太一致，加工出的產(chǎn)品穩(wěn)定性和一致性不好,合格率僅達(dá)到70%，這樣一來(lái)會(huì)對(duì)后面精磨面工序產(chǎn)生影響。改造前的加工方案見(jiàn)圖2。

圖2 改造前的加工方案

經(jīng)過(guò)多次分析后得出,造成凸輪座圈零件不合格的原因?yàn)椋孩儆捎诙窝b夾時(shí)定位塊與加工完的第一面在夾緊后沒(méi)有完全貼合引起的定位誤差所引起；②在定位塊與加工完的第一面完全貼合后用扳手夾緊工件時(shí),隨著夾緊力的轉(zhuǎn)動(dòng)工件也在這個(gè)力的方向發(fā)生了一個(gè)輕微的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而導(dǎo)致凸輪座圈零件最終加工不合格。

3 加工方案改進(jìn)及專用夾具設(shè)計(jì)

得知造成凸輪座圈零件加工不合格的原因后，為了攻克這個(gè)難題，筆者經(jīng)過(guò)計(jì)算設(shè)計(jì)一個(gè)定位元件，巧妙地將定位元件和分度頭連接在一起,并使其處于分度頭中心處，利用分度頭旋轉(zhuǎn)角度來(lái)加工3個(gè)面，這樣一來(lái)實(shí)現(xiàn)了一次裝夾完成凸輪座圈零件3個(gè)互為60°±15′的面的加工。

a.定位元件 b.改造后的定位裝夾方案

根據(jù)切削用量的選擇原則，粗加工時(shí)，以提高生產(chǎn)率為主，半精加工和精加工時(shí)，以保證加工質(zhì)量為主，兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本來(lái)選擇合理的切削用量。使用改進(jìn)后的加工方案加工凸輪座圈零件并對(duì)其對(duì)進(jìn)行檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)3個(gè)面的3個(gè)角度60°±15′都合格,且孔中心對(duì)每個(gè)面的尺寸也保證在±0.02mm之內(nèi),加工出的零件穩(wěn)定性和一致性都得到了大幅度的提升。改造后的加工方案見(jiàn)圖3。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)零件的最終檢驗(yàn)可知改造后加工的零件完全符合圖紙尺寸精度及形位精度要求，合格率高達(dá)100%。通過(guò)改造，所加工出的零件穩(wěn)定性和一致性都得到了大幅度的提升，圓滿地完成了零件加工任務(wù)。改造后零件一次裝夾就能完成所有的加工內(nèi)容,這樣避免了二次裝夾時(shí)產(chǎn)生的定位誤差及定位夾緊操作時(shí)間,因此生產(chǎn)效率提升了30%，同時(shí)也為后續(xù)同類產(chǎn)品的生產(chǎn)提供了新的加工思路，為今后的科研攻關(guān)提供了技術(shù)支撐，積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。