薄壁套類(lèi)零件線(xiàn)切割?yuàn)A具的設(shè)計(jì)

□ 張忠信

沈陽(yáng)創(chuàng)推科技有限公司 沈陽(yáng) 110141

1 設(shè)計(jì)背景

薄壁套類(lèi)零件,特別是壁特別薄的套類(lèi)零件,在機(jī)械加工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生變形,很難滿(mǎn)足圖紙要求的尺寸公差和形位公差要求,合格率很低。由此,薄壁套類(lèi)零件對(duì)機(jī)械加工工藝方案、工藝技術(shù),以及加工中各工序的工裝夾具有較高的要求。某外圓直徑為350 mm,長(zhǎng)度為100 mm,壁厚為4 mm,內(nèi)壁有軸向均勻分布溝槽的薄壁套類(lèi)零件,尺寸公差、形位公差要求比較高,線(xiàn)切割加工后尺寸公差、形位公差都無(wú)法滿(mǎn)足技術(shù)要求。針對(duì)這一問(wèn)題,可以從兩方面采取措施。一方面是外部因素,從制造工藝方案考慮,減小機(jī)械加工前各工序產(chǎn)生的殘余應(yīng)力,進(jìn)而減小殘余應(yīng)力在機(jī)械加工過(guò)程中釋放產(chǎn)生的變形。另一方面是內(nèi)部因素,減小線(xiàn)切割加工中由于受力不均勻產(chǎn)生應(yīng)力導(dǎo)致變形超差的問(wèn)題。改進(jìn)線(xiàn)切割加工工藝,可以減小應(yīng)力,設(shè)計(jì)合理的夾具,效果則更明顯。為了避免薄壁套類(lèi)零件在線(xiàn)切割加工中裝夾受力不均勻,設(shè)計(jì)了薄壁套類(lèi)零件線(xiàn)切割?yuàn)A具。

2 設(shè)計(jì)方案

零件線(xiàn)切割加工中常用的裝夾方法有壓板、螺釘、墊塊組合裝夾,膠水粘合,磁性吸盤(pán)吸附,采用專(zhuān)用夾具等幾種。常規(guī)裝夾方法不能滿(mǎn)足薄壁套類(lèi)零件的線(xiàn)切割加工,會(huì)產(chǎn)生變形,因此只能設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具。設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具的基本原則是保證薄壁套類(lèi)零件的加工質(zhì)量,滿(mǎn)足薄壁套類(lèi)零件定位穩(wěn)定性和可靠性要求,具有足夠的承載或夾持力度。線(xiàn)切割加工中產(chǎn)生的切削力極小,因此主要考慮定位準(zhǔn)確和均勻受力問(wèn)題,避免不均勻受力產(chǎn)生應(yīng)力,導(dǎo)致變形。

設(shè)計(jì)薄壁套類(lèi)零件線(xiàn)切割?yuàn)A具的目的是裝夾均勻受力,減小不均勻受力產(chǎn)生應(yīng)力導(dǎo)致的變形,所采用的技術(shù)方案由三部分組成。

第一,采用圓周均勻分布的三點(diǎn)施力,如圖1所示。對(duì)薄壁套類(lèi)零件端面上均勻分布的三個(gè)點(diǎn)施力,三點(diǎn)施力裝夾的穩(wěn)定性最好,可以保證定位穩(wěn)定性和可靠性,具有足夠的承載和夾持力度。三點(diǎn)施力的受力均勻性好,產(chǎn)生的應(yīng)力小,產(chǎn)生的變形也小。

第二,采用面接觸、點(diǎn)受力,如圖2所示。面接觸、點(diǎn)受力是由壓盤(pán)體、均力盤(pán)、三個(gè)傳力柱組成的雙層結(jié)構(gòu),屬于精細(xì)化的創(chuàng)新改進(jìn),可以進(jìn)一步提高受力的均勻性,產(chǎn)生的應(yīng)力更小,導(dǎo)致的變形也更小。

第三,采用三等分軸向線(xiàn)支撐,如圖3所示。三等分軸向線(xiàn)支撐是產(chǎn)生應(yīng)力最小、變形最小的支撐方法。線(xiàn)切割加工中,薄壁套類(lèi)零件的支撐由壓盤(pán)夾緊支撐和V形鐵支撐雙重作用產(chǎn)生,并且從完全壓盤(pán)夾緊支撐逐步過(guò)渡到V形鐵支撐。線(xiàn)切割加工前,壓盤(pán)夾緊屬于三點(diǎn)施力,均勻受力。隨著線(xiàn)切割加工的進(jìn)行,壓盤(pán)夾緊的力越來(lái)越不均勻,由此產(chǎn)生應(yīng)力,V形鐵支撐可以減小應(yīng)力或阻止應(yīng)力不均勻。

3 制造

薄壁套類(lèi)零件線(xiàn)切割?yuàn)A具如圖4所示,主要由支撐體、壓盤(pán)和一對(duì)分體V形鐵組成。

支撐體由水平放置的支撐座和豎直放置的支撐側(cè)板組成,支撐座、支撐側(cè)板焊接組合后進(jìn)行機(jī)械加工,有垂直度要求。支撐座上開(kāi)有固定V形鐵的螺栓孔、滑動(dòng)槽,以及將支撐體固定在線(xiàn)切割機(jī)床上的固定孔,通過(guò)螺栓將夾具固定在線(xiàn)切割機(jī)床上。支撐側(cè)板上開(kāi)有兩個(gè)固定壓盤(pán)的固定孔、一個(gè)中心工藝孔、兩個(gè)頂角吊裝孔。壓盤(pán)由壓盤(pán)體、均力盤(pán)、固定桿,以及兩個(gè)連接螺柱、三個(gè)圓周均布的傳力柱組成,壓盤(pán)體、傳力柱、均力盤(pán)焊接組合后進(jìn)行機(jī)械加工,兩個(gè)連接螺柱焊接在固定桿上后再點(diǎn)焊在均力盤(pán)上,確保薄壁套類(lèi)零件均勻受力。分體V形鐵由左V形鐵和右V形鐵組成,左V形鐵和右V形鐵之間的距離可以調(diào)節(jié)。通過(guò)調(diào)整左V形鐵和右V形鐵之間的距離,使薄壁套類(lèi)零件與左V形鐵、右V形鐵的接觸線(xiàn)在薄壁套類(lèi)零件圓周三等分處,通過(guò)螺栓固定在支撐座上。

4 結(jié)束語(yǔ)

筆者設(shè)計(jì)了薄壁套類(lèi)零件線(xiàn)切割?yuàn)A具,采用圓周均勻分布的三點(diǎn)施力,面接觸、點(diǎn)受力的雙層結(jié)構(gòu),以及三等分軸向線(xiàn)支撐,使薄壁套類(lèi)零件受力均勻,大幅減小因受力不均勻而產(chǎn)生的應(yīng)力,進(jìn)而減小變形,滿(mǎn)足尺寸公差、形位公差要求。所設(shè)計(jì)的夾具適用于常規(guī)裝夾無(wú)法滿(mǎn)足技術(shù)要求的薄壁套類(lèi)零件線(xiàn)切割加工。