大批量生產(chǎn)薄壁類螺紋零件的加工分析

黃令山

摘要：薄壁零件的加工方法有很多種，但加工的質(zhì)量、刀具消耗、設(shè)備成本、加工效率有較大的區(qū)別。本文論述批量生產(chǎn)薄壁類螺紋零件在數(shù)控車床上的加工，包括夾具設(shè)計(jì)，如何提高效率，薄壁類螺紋加工工藝的工藝方法，從而在現(xiàn)有設(shè)備的功能條件下如何滿足加工的要求。

關(guān)鍵詞：提高效率；夾具設(shè)計(jì)；加工工藝的準(zhǔn)備

中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1002-7661（2014）10-018-02

在車間加工一產(chǎn)品如毛胚圖1，零件圖2所示，在薄壁零件處需加工M24X2-6h的螺紋，材料45號(hào)鋼，形式為直徑40X38mm。需加工5000件，批量加工。

毛胚圖1（5000件）

材料為45＃鋼棒料加工毛胚直徑為40X38mm

圖2 零件

一、加工效率對(duì)比分析

（1）手動(dòng)鉆孔和工序集中加工的分析：

車間一開始接到加工任務(wù)的加工方案：在數(shù)控車床上手動(dòng)鉆通孔——粗精車直徑20通孔——粗精車直徑38的外圓——調(diào)頭利用專用夾具裝夾加工螺紋外圓尺寸M24X2——加工螺紋——拆卸工件、完成加工。在一臺(tái)車床上批量加工時(shí)，手動(dòng)鉆孔時(shí)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，增加勞動(dòng)強(qiáng)度。工序集中時(shí)，在加工過程中基準(zhǔn)刀出現(xiàn)崩刀或磨損，更換刀具重新對(duì)刀的時(shí)間長(zhǎng)。需要反復(fù)上專用夾具和對(duì)刀，效率低，單件工時(shí)和單價(jià)過高，加工不經(jīng)濟(jì)。經(jīng)過一段時(shí)間我發(fā)現(xiàn)，車間的數(shù)車比較空閑，我仔細(xì)研究尋求以機(jī)動(dòng)鉆孔代替手動(dòng)鉆孔和分工序加工，最大限度的擴(kuò)展機(jī)床的使用范圍和提高生產(chǎn)效率。最后我設(shè)計(jì)制作了在車床刀架上用專用夾具圖3所示裝夾鉆頭進(jìn)行機(jī)動(dòng)鉆孔和分工序加工的工藝流程如下面所示。

圖3鉆頭夾具

（2）機(jī)動(dòng)鉆孔和分工序加工的分析：

調(diào)整后的加工方案：①先在一臺(tái)數(shù)控車床上利用專用夾具裝夾鉆頭進(jìn)行機(jī)動(dòng)鉆孔——粗精車直徑20的通孔——粗精車直徑38的外圓——拆卸工件、完成加工。單個(gè)工序時(shí)只設(shè)計(jì)鉆孔、鏜孔和外圓加工的程序，程序簡(jiǎn)單，加工過程也簡(jiǎn)單，減少對(duì)刀的次數(shù)和時(shí)間，用機(jī)動(dòng)鉆孔代替手動(dòng)鉆孔，較大地降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了裝夾和換刀的次數(shù)和時(shí)間，真正實(shí)現(xiàn)批量加工。最大限度地?cái)U(kuò)展車床的使用范圍和提高了生產(chǎn)效率。②在另一臺(tái)數(shù)車上加工薄壁螺紋，利用專用夾具圖4所示裝夾工件——粗精車螺紋外圓尺寸——螺紋加工——拆卸工件，完成加工。單個(gè)工序加工時(shí)，程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，裝夾和加工方便，對(duì)刀次數(shù)和時(shí)間減少，勞動(dòng)強(qiáng)度降低，提高生產(chǎn)效率。

通過加工方案1和加工方案2的對(duì)比分析，加工效率是體現(xiàn)該夾具的設(shè)計(jì)（機(jī)動(dòng)鉆孔代替手動(dòng)鉆孔）和分工序加工的優(yōu)點(diǎn)。方案1只能實(shí)現(xiàn)一次一件的加工，裝夾時(shí)間長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度高，對(duì)刀次數(shù)和時(shí)間長(zhǎng)，加工效率低，不經(jīng)濟(jì)，操作不當(dāng)時(shí)還會(huì)影響工件的質(zhì)量。方案2才用機(jī)動(dòng)鉆孔和分工序加工，裝夾時(shí)間短，勞動(dòng)強(qiáng)度低，對(duì)刀次數(shù)和時(shí)間少，同時(shí)還擴(kuò)展了機(jī)床的使用范圍，提高了生產(chǎn)效率，通過上述的對(duì)比和分析可知，在數(shù)車用機(jī)動(dòng)鉆孔和分工序加工，進(jìn)行批量生產(chǎn)的效率高。

二、夾具的設(shè)計(jì)原理

夾具的設(shè)計(jì)原理就是通過夾具在刀架上安裝麻花鉆，用機(jī)動(dòng)鉆孔代替手動(dòng)鉆孔，最大限度的降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和提高生產(chǎn)效率，因此只需加工出麻花鉆的夾具配合件即可。

三、夾具制作工藝

1、根據(jù)麻花鉆的錐柄為莫氏錐柄2號(hào)，查表可得，各尺寸的如下表所示，制作麻花鉆夾具。

莫氏圓錐的尺寸（內(nèi)圓錐）

莫氏圓錐號(hào)（2號(hào)）

小端直徑 大端直徑 錐長(zhǎng)

14.9 17.78 67

2、麻花鉆夾具的加工工藝（夾具加工精度的保證）

（1）在數(shù)車上車麻花鉆夾具圖3所示，材料為45號(hào)鋼，毛胚直徑為45X150mm，工件伸出長(zhǎng)度110mm。①平端面，用鉆頭直徑是14mm鉆孔，長(zhǎng)度為80mm，——②鏜錐孔，最大端直徑為17.78mm，最小端直徑為14.9mm，錐長(zhǎng)為67mm——③車外圓尺寸直徑為36mm——④切斷，控制總長(zhǎng)90mm——⑤拆卸工件，完成加工。在一次裝夾加工過程中，可保證麻花鉆與夾具體的同軸度。

（2）在數(shù)控銑床上銑平面，為了保證夾具體在刀架上安裝過程中，不出現(xiàn)高低不平的現(xiàn)象，對(duì)其平面有平面度的要求，因此工件在裝夾銑削過程中，要用百分表校正平面的平面度誤差要小于0.01mm，分別進(jìn)行3個(gè)平面的銑削，深度為4mm，保證了麻花鉆夾具體安裝時(shí)的同軸度。

（3）鉆孔，在數(shù)控銑床上鉆孔，孔徑為5mm，用絲錐M6攻螺紋，保證麻花鉆夾具體的定位，防止出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。

四、加工工藝的準(zhǔn)備

根據(jù)以上分析，該零件的加工采取分工序加工的方法，工序1是：機(jī)動(dòng)鉆孔與鏜孔和外圓直徑38的切削加工，工序2是：外圓M24X2和螺紋的切削加工。

1、刀具幾何角度的合理選擇：

①前角：在薄壁零件中，在保證車刀有足夠強(qiáng)度前提下應(yīng)盡量使刀具的前角增大，前角應(yīng)取ro=30°

②主偏角：較大主偏角，有利于防止工件彎曲變形和振動(dòng)，提高刀具壽命、便于斷屑，主偏角選用Kr=85°~90°

③刃傾角：刃傾角影響車削過程中切屑的流向，在車削薄壁零件時(shí)，應(yīng)采用刃傾角在+3°～+10°之間，以便切屑流向待加工表面。

根據(jù)以上分析，加工時(shí)為保證生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量，選用標(biāo)準(zhǔn)刀具為主：

(1)內(nèi)鏜孔刀采用機(jī)夾刀，縮短換刀時(shí)間，無需刃磨刀具，具有較好的剛性，能減少振動(dòng)變形和防止產(chǎn)生振紋；

(2)外圓粗、精車均選用90°外圓機(jī)夾刀；

(3)螺紋刀選用機(jī)夾刀，標(biāo)準(zhǔn)刀尖角度，以便磨損時(shí)易于更換。

2、選用合理的切削用量

為減小因切削力產(chǎn)生的零件變形而造成零件報(bào)廢，加工此薄壁零件時(shí)切削用量選擇為：

(1)內(nèi)孔粗車時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速為500～600r/min，進(jìn)給速度F60～F80，背吃刀量1～2mm，留精車余量0.2～0.3mm；

(2)內(nèi)孔精車時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速為1100～1200 r/min，為取得較好的表面粗糙度選用較低的進(jìn)給速度F100～F120，采用一次走刀加工完成；

(3)外圓粗車時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速為500～600 r/min，進(jìn)給速度F60～F80，背吃刀量2～3mm，留精車余量0.3～0.5mm；

(4)外圓精車時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速為1100～1200 r/min，進(jìn)給速度F80～F100，采用一次走刀加工完成。

3、工件的裝夾方式

由于工件壁薄，剛性較差，如果采用常規(guī)方法裝夾，在夾緊力的作用下容易產(chǎn)生直徑變形，在加工過程中將會(huì)受到切削力和熱變形的影響出現(xiàn)彎曲變形，從而影響工件的尺寸精度和形狀精度，很難達(dá)到技術(shù)要求。為解決此問題，我們?cè)O(shè)計(jì)出了一套適合上面零件的加工的專用夾具，如圖4所示.

圖4工件專用夾具

4、麻花鉆的安裝方式

（1）鉆頭裝入夾具體的定位保證：根據(jù)麻花鉆夾具圖3所示，在夾具體安裝麻花鉆用機(jī)動(dòng)鉆孔代替手動(dòng)鉆孔時(shí)，在一次裝夾加工夾具體錐孔的情況下，夾具體的圓錐孔具有定心和周向固定的作用，可保證夾具體與麻花鉆的同軸度。在一次裝夾車錐孔和用百分表校正平面銑削平面，保證了同軸度和平面度的形位公差，其作用是保證麻花鉆夾具體在安裝過程中不出現(xiàn)高低不平的現(xiàn)象，并保證鉆頭夾具體與工件的同軸度。使用螺釘壓緊麻花鉆是為了保證其與夾具體的定位，防止麻花鉆在鉆孔過程中出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。

（2）保證鉆頭裝入夾具體的剛性：鉆頭裝入夾具體過程中，因?yàn)殂@頭本身過長(zhǎng)的原因，在鉆孔過程中，會(huì)出現(xiàn)晃動(dòng)，剛性差，容易折斷。因此鉆頭的工作長(zhǎng)度不宜過長(zhǎng)，使用線切割，切割麻花鉆保證其工作長(zhǎng)度為50mm，增強(qiáng)鉆頭的剛性，使其切削順利。

（3）麻花鉆裝夾時(shí)要對(duì)準(zhǔn)工件旋轉(zhuǎn)中心：在車床安裝麻花鉆時(shí)，要使麻花鉆的軸心線和工件的旋轉(zhuǎn)中心平行，不能把麻花鉆裝斜，否則麻花鉆容易折斷和可能擴(kuò)大鉆孔直徑。因此麻花鉆裝夾時(shí)要對(duì)準(zhǔn)工件的旋轉(zhuǎn)中心。數(shù)車的刀架在轉(zhuǎn)位時(shí)不能確保其本身不出現(xiàn)歪斜現(xiàn)象和安裝夾具體過程中不能確保麻花鉆安裝的很直很正對(duì)中心，這時(shí)會(huì)出現(xiàn)麻花鉆的軸心線與工件的旋轉(zhuǎn)中心不正的現(xiàn)象，利用百分表校正夾具體的平面，使其平面度小于0.01mm，保證麻花鉆裝夾時(shí)對(duì)準(zhǔn)工件旋轉(zhuǎn)中心。

（4）麻花鉆裝夾時(shí)要對(duì)準(zhǔn)中心高：通過設(shè)計(jì)加工得到夾具體的高度為14mm，車床安裝車刀時(shí)的高度為22mm，也就說要墊高8mm的墊片，為了保證麻花鉆的夾具體的安裝的精度，墊片要有一定的精度，其平面的平面度誤差不小于0.02mm，我就使用二把刀寬是4mm的高速鋼切斷刀作為專用的墊片，因?yàn)槠淦矫娑日`差小，能滿足麻花鉆夾具體安裝時(shí)的要求。

5、麻花鉆的對(duì)刀方式

X軸方向的對(duì)刀：利用麻花鉆夾具的外邊緣的面，輕碰工件的圓柱面，X軸方向的值就是工件的直徑值加上夾具的半徑值，即是X軸對(duì)刀的值。

Z軸方向的對(duì)刀：利用麻花鉆的中心點(diǎn)的尖點(diǎn)，輕碰工件的端面，在對(duì)刀的方式下輸入Z0，即可。

通過實(shí)際加工生產(chǎn)，以上措施很好地解決了批量加工的效率問題，減少了裝夾和對(duì)刀的時(shí)間，減輕了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高效率并保證加工后零件的質(zhì)量，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。本文所介紹的，只是針對(duì)某一具體的工件所采取的加工策略，雖然不具備普遍性，但還是希望能起到拋磚引玉的作用。本人因?qū)懽鲿r(shí)間倉促，理論水平有限，文中難免會(huì)有錯(cuò)漏及不足之處，在此，我誠懇地希望專家和教授及同行們批評(píng)指出。

本論文在撰寫過程中，得到了廣東省國防技師學(xué)院的老師們和廣州市技師學(xué)院的老師們、特別是唐紅權(quán)老師的具體指導(dǎo)并對(duì)本文提出寶貴意見，在此表示衷心的感謝！

參考文獻(xiàn)：

[1] 《數(shù)控車床編程與操作》.宋小春,張木青.主編,廣東經(jīng)濟(jì)出版社.

[2] 《車工工藝與技能訓(xùn)練》.唐云岐.中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社.

endprint

摘要：薄壁零件的加工方法有很多種，但加工的質(zhì)量、刀具消耗、設(shè)備成本、加工效率有較大的區(qū)別。本文論述批量生產(chǎn)薄壁類螺紋零件在數(shù)控車床上的加工，包括夾具設(shè)計(jì)，如何提高效率，薄壁類螺紋加工工藝的工藝方法，從而在現(xiàn)有設(shè)備的功能條件下如何滿足加工的要求。

關(guān)鍵詞：提高效率；夾具設(shè)計(jì)；加工工藝的準(zhǔn)備

中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1002-7661（2014）10-018-02

在車間加工一產(chǎn)品如毛胚圖1，零件圖2所示，在薄壁零件處需加工M24X2-6h的螺紋，材料45號(hào)鋼，形式為直徑40X38mm。需加工5000件，批量加工。

毛胚圖1（5000件）

材料為45＃鋼棒料加工毛胚直徑為40X38mm

圖2 零件

一、加工效率對(duì)比分析

（1）手動(dòng)鉆孔和工序集中加工的分析：

車間一開始接到加工任務(wù)的加工方案：在數(shù)控車床上手動(dòng)鉆通孔——粗精車直徑20通孔——粗精車直徑38的外圓——調(diào)頭利用專用夾具裝夾加工螺紋外圓尺寸M24X2——加工螺紋——拆卸工件、完成加工。在一臺(tái)車床上批量加工時(shí)，手動(dòng)鉆孔時(shí)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，增加勞動(dòng)強(qiáng)度。工序集中時(shí)，在加工過程中基準(zhǔn)刀出現(xiàn)崩刀或磨損，更換刀具重新對(duì)刀的時(shí)間長(zhǎng)。需要反復(fù)上專用夾具和對(duì)刀，效率低，單件工時(shí)和單價(jià)過高，加工不經(jīng)濟(jì)。經(jīng)過一段時(shí)間我發(fā)現(xiàn)，車間的數(shù)車比較空閑，我仔細(xì)研究尋求以機(jī)動(dòng)鉆孔代替手動(dòng)鉆孔和分工序加工，最大限度的擴(kuò)展機(jī)床的使用范圍和提高生產(chǎn)效率。最后我設(shè)計(jì)制作了在車床刀架上用專用夾具圖3所示裝夾鉆頭進(jìn)行機(jī)動(dòng)鉆孔和分工序加工的工藝流程如下面所示。

圖3鉆頭夾具

（2）機(jī)動(dòng)鉆孔和分工序加工的分析：

調(diào)整后的加工方案：①先在一臺(tái)數(shù)控車床上利用專用夾具裝夾鉆頭進(jìn)行機(jī)動(dòng)鉆孔——粗精車直徑20的通孔——粗精車直徑38的外圓——拆卸工件、完成加工。單個(gè)工序時(shí)只設(shè)計(jì)鉆孔、鏜孔和外圓加工的程序，程序簡(jiǎn)單，加工過程也簡(jiǎn)單，減少對(duì)刀的次數(shù)和時(shí)間，用機(jī)動(dòng)鉆孔代替手動(dòng)鉆孔，較大地降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了裝夾和換刀的次數(shù)和時(shí)間，真正實(shí)現(xiàn)批量加工。最大限度地?cái)U(kuò)展車床的使用范圍和提高了生產(chǎn)效率。②在另一臺(tái)數(shù)車上加工薄壁螺紋，利用專用夾具圖4所示裝夾工件——粗精車螺紋外圓尺寸——螺紋加工——拆卸工件，完成加工。單個(gè)工序加工時(shí)，程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，裝夾和加工方便，對(duì)刀次數(shù)和時(shí)間減少，勞動(dòng)強(qiáng)度降低，提高生產(chǎn)效率。

通過加工方案1和加工方案2的對(duì)比分析，加工效率是體現(xiàn)該夾具的設(shè)計(jì)（機(jī)動(dòng)鉆孔代替手動(dòng)鉆孔）和分工序加工的優(yōu)點(diǎn)。方案1只能實(shí)現(xiàn)一次一件的加工，裝夾時(shí)間長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度高，對(duì)刀次數(shù)和時(shí)間長(zhǎng)，加工效率低，不經(jīng)濟(jì)，操作不當(dāng)時(shí)還會(huì)影響工件的質(zhì)量。方案2才用機(jī)動(dòng)鉆孔和分工序加工，裝夾時(shí)間短，勞動(dòng)強(qiáng)度低，對(duì)刀次數(shù)和時(shí)間少，同時(shí)還擴(kuò)展了機(jī)床的使用范圍，提高了生產(chǎn)效率，通過上述的對(duì)比和分析可知，在數(shù)車用機(jī)動(dòng)鉆孔和分工序加工，進(jìn)行批量生產(chǎn)的效率高。

二、夾具的設(shè)計(jì)原理

夾具的設(shè)計(jì)原理就是通過夾具在刀架上安裝麻花鉆，用機(jī)動(dòng)鉆孔代替手動(dòng)鉆孔，最大限度的降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和提高生產(chǎn)效率，因此只需加工出麻花鉆的夾具配合件即可。

三、夾具制作工藝

1、根據(jù)麻花鉆的錐柄為莫氏錐柄2號(hào)，查表可得，各尺寸的如下表所示，制作麻花鉆夾具。

莫氏圓錐的尺寸（內(nèi)圓錐）

莫氏圓錐號(hào)（2號(hào)）

小端直徑 大端直徑 錐長(zhǎng)

14.9 17.78 67

2、麻花鉆夾具的加工工藝（夾具加工精度的保證）

（1）在數(shù)車上車麻花鉆夾具圖3所示，材料為45號(hào)鋼，毛胚直徑為45X150mm，工件伸出長(zhǎng)度110mm。①平端面，用鉆頭直徑是14mm鉆孔，長(zhǎng)度為80mm，——②鏜錐孔，最大端直徑為17.78mm，最小端直徑為14.9mm，錐長(zhǎng)為67mm——③車外圓尺寸直徑為36mm——④切斷，控制總長(zhǎng)90mm——⑤拆卸工件，完成加工。在一次裝夾加工過程中，可保證麻花鉆與夾具體的同軸度。

（2）在數(shù)控銑床上銑平面，為了保證夾具體在刀架上安裝過程中，不出現(xiàn)高低不平的現(xiàn)象，對(duì)其平面有平面度的要求，因此工件在裝夾銑削過程中，要用百分表校正平面的平面度誤差要小于0.01mm，分別進(jìn)行3個(gè)平面的銑削，深度為4mm，保證了麻花鉆夾具體安裝時(shí)的同軸度。

（3）鉆孔，在數(shù)控銑床上鉆孔，孔徑為5mm，用絲錐M6攻螺紋，保證麻花鉆夾具體的定位，防止出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。

四、加工工藝的準(zhǔn)備

根據(jù)以上分析，該零件的加工采取分工序加工的方法，工序1是：機(jī)動(dòng)鉆孔與鏜孔和外圓直徑38的切削加工，工序2是：外圓M24X2和螺紋的切削加工。

1、刀具幾何角度的合理選擇：

①前角：在薄壁零件中，在保證車刀有足夠強(qiáng)度前提下應(yīng)盡量使刀具的前角增大，前角應(yīng)取ro=30°

②主偏角：較大主偏角，有利于防止工件彎曲變形和振動(dòng)，提高刀具壽命、便于斷屑，主偏角選用Kr=85°~90°

③刃傾角：刃傾角影響車削過程中切屑的流向，在車削薄壁零件時(shí)，應(yīng)采用刃傾角在+3°～+10°之間，以便切屑流向待加工表面。

根據(jù)以上分析，加工時(shí)為保證生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量，選用標(biāo)準(zhǔn)刀具為主：

(1)內(nèi)鏜孔刀采用機(jī)夾刀，縮短換刀時(shí)間，無需刃磨刀具，具有較好的剛性，能減少振動(dòng)變形和防止產(chǎn)生振紋；

(2)外圓粗、精車均選用90°外圓機(jī)夾刀；

(3)螺紋刀選用機(jī)夾刀，標(biāo)準(zhǔn)刀尖角度，以便磨損時(shí)易于更換。

2、選用合理的切削用量

為減小因切削力產(chǎn)生的零件變形而造成零件報(bào)廢，加工此薄壁零件時(shí)切削用量選擇為：

(1)內(nèi)孔粗車時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速為500～600r/min，進(jìn)給速度F60～F80，背吃刀量1～2mm，留精車余量0.2～0.3mm；

(2)內(nèi)孔精車時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速為1100～1200 r/min，為取得較好的表面粗糙度選用較低的進(jìn)給速度F100～F120，采用一次走刀加工完成；

(3)外圓粗車時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速為500～600 r/min，進(jìn)給速度F60～F80，背吃刀量2～3mm，留精車余量0.3～0.5mm；

(4)外圓精車時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速為1100～1200 r/min，進(jìn)給速度F80～F100，采用一次走刀加工完成。

3、工件的裝夾方式

由于工件壁薄，剛性較差，如果采用常規(guī)方法裝夾，在夾緊力的作用下容易產(chǎn)生直徑變形，在加工過程中將會(huì)受到切削力和熱變形的影響出現(xiàn)彎曲變形，從而影響工件的尺寸精度和形狀精度，很難達(dá)到技術(shù)要求。為解決此問題，我們?cè)O(shè)計(jì)出了一套適合上面零件的加工的專用夾具，如圖4所示.

圖4工件專用夾具

4、麻花鉆的安裝方式

（1）鉆頭裝入夾具體的定位保證：根據(jù)麻花鉆夾具圖3所示，在夾具體安裝麻花鉆用機(jī)動(dòng)鉆孔代替手動(dòng)鉆孔時(shí)，在一次裝夾加工夾具體錐孔的情況下，夾具體的圓錐孔具有定心和周向固定的作用，可保證夾具體與麻花鉆的同軸度。在一次裝夾車錐孔和用百分表校正平面銑削平面，保證了同軸度和平面度的形位公差，其作用是保證麻花鉆夾具體在安裝過程中不出現(xiàn)高低不平的現(xiàn)象，并保證鉆頭夾具體與工件的同軸度。使用螺釘壓緊麻花鉆是為了保證其與夾具體的定位，防止麻花鉆在鉆孔過程中出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。

（2）保證鉆頭裝入夾具體的剛性：鉆頭裝入夾具體過程中，因?yàn)殂@頭本身過長(zhǎng)的原因，在鉆孔過程中，會(huì)出現(xiàn)晃動(dòng)，剛性差，容易折斷。因此鉆頭的工作長(zhǎng)度不宜過長(zhǎng)，使用線切割，切割麻花鉆保證其工作長(zhǎng)度為50mm，增強(qiáng)鉆頭的剛性，使其切削順利。

（3）麻花鉆裝夾時(shí)要對(duì)準(zhǔn)工件旋轉(zhuǎn)中心：在車床安裝麻花鉆時(shí)，要使麻花鉆的軸心線和工件的旋轉(zhuǎn)中心平行，不能把麻花鉆裝斜，否則麻花鉆容易折斷和可能擴(kuò)大鉆孔直徑。因此麻花鉆裝夾時(shí)要對(duì)準(zhǔn)工件的旋轉(zhuǎn)中心。數(shù)車的刀架在轉(zhuǎn)位時(shí)不能確保其本身不出現(xiàn)歪斜現(xiàn)象和安裝夾具體過程中不能確保麻花鉆安裝的很直很正對(duì)中心，這時(shí)會(huì)出現(xiàn)麻花鉆的軸心線與工件的旋轉(zhuǎn)中心不正的現(xiàn)象，利用百分表校正夾具體的平面，使其平面度小于0.01mm，保證麻花鉆裝夾時(shí)對(duì)準(zhǔn)工件旋轉(zhuǎn)中心。

（4）麻花鉆裝夾時(shí)要對(duì)準(zhǔn)中心高：通過設(shè)計(jì)加工得到夾具體的高度為14mm，車床安裝車刀時(shí)的高度為22mm，也就說要墊高8mm的墊片，為了保證麻花鉆的夾具體的安裝的精度，墊片要有一定的精度，其平面的平面度誤差不小于0.02mm，我就使用二把刀寬是4mm的高速鋼切斷刀作為專用的墊片，因?yàn)槠淦矫娑日`差小，能滿足麻花鉆夾具體安裝時(shí)的要求。

5、麻花鉆的對(duì)刀方式

X軸方向的對(duì)刀：利用麻花鉆夾具的外邊緣的面，輕碰工件的圓柱面，X軸方向的值就是工件的直徑值加上夾具的半徑值，即是X軸對(duì)刀的值。

Z軸方向的對(duì)刀：利用麻花鉆的中心點(diǎn)的尖點(diǎn)，輕碰工件的端面，在對(duì)刀的方式下輸入Z0，即可。

通過實(shí)際加工生產(chǎn)，以上措施很好地解決了批量加工的效率問題，減少了裝夾和對(duì)刀的時(shí)間，減輕了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高效率并保證加工后零件的質(zhì)量，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。本文所介紹的，只是針對(duì)某一具體的工件所采取的加工策略，雖然不具備普遍性，但還是希望能起到拋磚引玉的作用。本人因?qū)懽鲿r(shí)間倉促，理論水平有限，文中難免會(huì)有錯(cuò)漏及不足之處，在此，我誠懇地希望專家和教授及同行們批評(píng)指出。

本論文在撰寫過程中，得到了廣東省國防技師學(xué)院的老師們和廣州市技師學(xué)院的老師們、特別是唐紅權(quán)老師的具體指導(dǎo)并對(duì)本文提出寶貴意見，在此表示衷心的感謝！

參考文獻(xiàn)：

[1] 《數(shù)控車床編程與操作》.宋小春,張木青.主編,廣東經(jīng)濟(jì)出版社.

[2] 《車工工藝與技能訓(xùn)練》.唐云岐.中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社.

endprint

摘要：薄壁零件的加工方法有很多種，但加工的質(zhì)量、刀具消耗、設(shè)備成本、加工效率有較大的區(qū)別。本文論述批量生產(chǎn)薄壁類螺紋零件在數(shù)控車床上的加工，包括夾具設(shè)計(jì)，如何提高效率，薄壁類螺紋加工工藝的工藝方法，從而在現(xiàn)有設(shè)備的功能條件下如何滿足加工的要求。

關(guān)鍵詞：提高效率；夾具設(shè)計(jì)；加工工藝的準(zhǔn)備

中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1002-7661（2014）10-018-02

在車間加工一產(chǎn)品如毛胚圖1，零件圖2所示，在薄壁零件處需加工M24X2-6h的螺紋，材料45號(hào)鋼，形式為直徑40X38mm。需加工5000件，批量加工。

毛胚圖1（5000件）

材料為45＃鋼棒料加工毛胚直徑為40X38mm

圖2 零件

一、加工效率對(duì)比分析

（1）手動(dòng)鉆孔和工序集中加工的分析：

車間一開始接到加工任務(wù)的加工方案：在數(shù)控車床上手動(dòng)鉆通孔——粗精車直徑20通孔——粗精車直徑38的外圓——調(diào)頭利用專用夾具裝夾加工螺紋外圓尺寸M24X2——加工螺紋——拆卸工件、完成加工。在一臺(tái)車床上批量加工時(shí)，手動(dòng)鉆孔時(shí)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，增加勞動(dòng)強(qiáng)度。工序集中時(shí)，在加工過程中基準(zhǔn)刀出現(xiàn)崩刀或磨損，更換刀具重新對(duì)刀的時(shí)間長(zhǎng)。需要反復(fù)上專用夾具和對(duì)刀，效率低，單件工時(shí)和單價(jià)過高，加工不經(jīng)濟(jì)。經(jīng)過一段時(shí)間我發(fā)現(xiàn)，車間的數(shù)車比較空閑，我仔細(xì)研究尋求以機(jī)動(dòng)鉆孔代替手動(dòng)鉆孔和分工序加工，最大限度的擴(kuò)展機(jī)床的使用范圍和提高生產(chǎn)效率。最后我設(shè)計(jì)制作了在車床刀架上用專用夾具圖3所示裝夾鉆頭進(jìn)行機(jī)動(dòng)鉆孔和分工序加工的工藝流程如下面所示。

圖3鉆頭夾具

（2）機(jī)動(dòng)鉆孔和分工序加工的分析：

調(diào)整后的加工方案：①先在一臺(tái)數(shù)控車床上利用專用夾具裝夾鉆頭進(jìn)行機(jī)動(dòng)鉆孔——粗精車直徑20的通孔——粗精車直徑38的外圓——拆卸工件、完成加工。單個(gè)工序時(shí)只設(shè)計(jì)鉆孔、鏜孔和外圓加工的程序，程序簡(jiǎn)單，加工過程也簡(jiǎn)單，減少對(duì)刀的次數(shù)和時(shí)間，用機(jī)動(dòng)鉆孔代替手動(dòng)鉆孔，較大地降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了裝夾和換刀的次數(shù)和時(shí)間，真正實(shí)現(xiàn)批量加工。最大限度地?cái)U(kuò)展車床的使用范圍和提高了生產(chǎn)效率。②在另一臺(tái)數(shù)車上加工薄壁螺紋，利用專用夾具圖4所示裝夾工件——粗精車螺紋外圓尺寸——螺紋加工——拆卸工件，完成加工。單個(gè)工序加工時(shí)，程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，裝夾和加工方便，對(duì)刀次數(shù)和時(shí)間減少，勞動(dòng)強(qiáng)度降低，提高生產(chǎn)效率。

通過加工方案1和加工方案2的對(duì)比分析，加工效率是體現(xiàn)該夾具的設(shè)計(jì)（機(jī)動(dòng)鉆孔代替手動(dòng)鉆孔）和分工序加工的優(yōu)點(diǎn)。方案1只能實(shí)現(xiàn)一次一件的加工，裝夾時(shí)間長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度高，對(duì)刀次數(shù)和時(shí)間長(zhǎng)，加工效率低，不經(jīng)濟(jì)，操作不當(dāng)時(shí)還會(huì)影響工件的質(zhì)量。方案2才用機(jī)動(dòng)鉆孔和分工序加工，裝夾時(shí)間短，勞動(dòng)強(qiáng)度低，對(duì)刀次數(shù)和時(shí)間少，同時(shí)還擴(kuò)展了機(jī)床的使用范圍，提高了生產(chǎn)效率，通過上述的對(duì)比和分析可知，在數(shù)車用機(jī)動(dòng)鉆孔和分工序加工，進(jìn)行批量生產(chǎn)的效率高。

二、夾具的設(shè)計(jì)原理

夾具的設(shè)計(jì)原理就是通過夾具在刀架上安裝麻花鉆，用機(jī)動(dòng)鉆孔代替手動(dòng)鉆孔，最大限度的降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和提高生產(chǎn)效率，因此只需加工出麻花鉆的夾具配合件即可。

三、夾具制作工藝

1、根據(jù)麻花鉆的錐柄為莫氏錐柄2號(hào)，查表可得，各尺寸的如下表所示，制作麻花鉆夾具。

莫氏圓錐的尺寸（內(nèi)圓錐）

莫氏圓錐號(hào)（2號(hào)）

小端直徑 大端直徑 錐長(zhǎng)

14.9 17.78 67

2、麻花鉆夾具的加工工藝（夾具加工精度的保證）

（1）在數(shù)車上車麻花鉆夾具圖3所示，材料為45號(hào)鋼，毛胚直徑為45X150mm，工件伸出長(zhǎng)度110mm。①平端面，用鉆頭直徑是14mm鉆孔，長(zhǎng)度為80mm，——②鏜錐孔，最大端直徑為17.78mm，最小端直徑為14.9mm，錐長(zhǎng)為67mm——③車外圓尺寸直徑為36mm——④切斷，控制總長(zhǎng)90mm——⑤拆卸工件，完成加工。在一次裝夾加工過程中，可保證麻花鉆與夾具體的同軸度。

（2）在數(shù)控銑床上銑平面，為了保證夾具體在刀架上安裝過程中，不出現(xiàn)高低不平的現(xiàn)象，對(duì)其平面有平面度的要求，因此工件在裝夾銑削過程中，要用百分表校正平面的平面度誤差要小于0.01mm，分別進(jìn)行3個(gè)平面的銑削，深度為4mm，保證了麻花鉆夾具體安裝時(shí)的同軸度。

（3）鉆孔，在數(shù)控銑床上鉆孔，孔徑為5mm，用絲錐M6攻螺紋，保證麻花鉆夾具體的定位，防止出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。

四、加工工藝的準(zhǔn)備

根據(jù)以上分析，該零件的加工采取分工序加工的方法，工序1是：機(jī)動(dòng)鉆孔與鏜孔和外圓直徑38的切削加工，工序2是：外圓M24X2和螺紋的切削加工。

1、刀具幾何角度的合理選擇：

①前角：在薄壁零件中，在保證車刀有足夠強(qiáng)度前提下應(yīng)盡量使刀具的前角增大，前角應(yīng)取ro=30°

②主偏角：較大主偏角，有利于防止工件彎曲變形和振動(dòng)，提高刀具壽命、便于斷屑，主偏角選用Kr=85°~90°

③刃傾角：刃傾角影響車削過程中切屑的流向，在車削薄壁零件時(shí)，應(yīng)采用刃傾角在+3°～+10°之間，以便切屑流向待加工表面。

根據(jù)以上分析，加工時(shí)為保證生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量，選用標(biāo)準(zhǔn)刀具為主：

(1)內(nèi)鏜孔刀采用機(jī)夾刀，縮短換刀時(shí)間，無需刃磨刀具，具有較好的剛性，能減少振動(dòng)變形和防止產(chǎn)生振紋；

(2)外圓粗、精車均選用90°外圓機(jī)夾刀；

(3)螺紋刀選用機(jī)夾刀，標(biāo)準(zhǔn)刀尖角度，以便磨損時(shí)易于更換。

2、選用合理的切削用量

為減小因切削力產(chǎn)生的零件變形而造成零件報(bào)廢，加工此薄壁零件時(shí)切削用量選擇為：

(1)內(nèi)孔粗車時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速為500～600r/min，進(jìn)給速度F60～F80，背吃刀量1～2mm，留精車余量0.2～0.3mm；

(2)內(nèi)孔精車時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速為1100～1200 r/min，為取得較好的表面粗糙度選用較低的進(jìn)給速度F100～F120，采用一次走刀加工完成；

(3)外圓粗車時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速為500～600 r/min，進(jìn)給速度F60～F80，背吃刀量2～3mm，留精車余量0.3～0.5mm；

(4)外圓精車時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速為1100～1200 r/min，進(jìn)給速度F80～F100，采用一次走刀加工完成。

3、工件的裝夾方式

由于工件壁薄，剛性較差，如果采用常規(guī)方法裝夾，在夾緊力的作用下容易產(chǎn)生直徑變形，在加工過程中將會(huì)受到切削力和熱變形的影響出現(xiàn)彎曲變形，從而影響工件的尺寸精度和形狀精度，很難達(dá)到技術(shù)要求。為解決此問題，我們?cè)O(shè)計(jì)出了一套適合上面零件的加工的專用夾具，如圖4所示.

圖4工件專用夾具

4、麻花鉆的安裝方式

（1）鉆頭裝入夾具體的定位保證：根據(jù)麻花鉆夾具圖3所示，在夾具體安裝麻花鉆用機(jī)動(dòng)鉆孔代替手動(dòng)鉆孔時(shí)，在一次裝夾加工夾具體錐孔的情況下，夾具體的圓錐孔具有定心和周向固定的作用，可保證夾具體與麻花鉆的同軸度。在一次裝夾車錐孔和用百分表校正平面銑削平面，保證了同軸度和平面度的形位公差，其作用是保證麻花鉆夾具體在安裝過程中不出現(xiàn)高低不平的現(xiàn)象，并保證鉆頭夾具體與工件的同軸度。使用螺釘壓緊麻花鉆是為了保證其與夾具體的定位，防止麻花鉆在鉆孔過程中出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。

（2）保證鉆頭裝入夾具體的剛性：鉆頭裝入夾具體過程中，因?yàn)殂@頭本身過長(zhǎng)的原因，在鉆孔過程中，會(huì)出現(xiàn)晃動(dòng)，剛性差，容易折斷。因此鉆頭的工作長(zhǎng)度不宜過長(zhǎng)，使用線切割，切割麻花鉆保證其工作長(zhǎng)度為50mm，增強(qiáng)鉆頭的剛性，使其切削順利。

（3）麻花鉆裝夾時(shí)要對(duì)準(zhǔn)工件旋轉(zhuǎn)中心：在車床安裝麻花鉆時(shí)，要使麻花鉆的軸心線和工件的旋轉(zhuǎn)中心平行，不能把麻花鉆裝斜，否則麻花鉆容易折斷和可能擴(kuò)大鉆孔直徑。因此麻花鉆裝夾時(shí)要對(duì)準(zhǔn)工件的旋轉(zhuǎn)中心。數(shù)車的刀架在轉(zhuǎn)位時(shí)不能確保其本身不出現(xiàn)歪斜現(xiàn)象和安裝夾具體過程中不能確保麻花鉆安裝的很直很正對(duì)中心，這時(shí)會(huì)出現(xiàn)麻花鉆的軸心線與工件的旋轉(zhuǎn)中心不正的現(xiàn)象，利用百分表校正夾具體的平面，使其平面度小于0.01mm，保證麻花鉆裝夾時(shí)對(duì)準(zhǔn)工件旋轉(zhuǎn)中心。

（4）麻花鉆裝夾時(shí)要對(duì)準(zhǔn)中心高：通過設(shè)計(jì)加工得到夾具體的高度為14mm，車床安裝車刀時(shí)的高度為22mm，也就說要墊高8mm的墊片，為了保證麻花鉆的夾具體的安裝的精度，墊片要有一定的精度，其平面的平面度誤差不小于0.02mm，我就使用二把刀寬是4mm的高速鋼切斷刀作為專用的墊片，因?yàn)槠淦矫娑日`差小，能滿足麻花鉆夾具體安裝時(shí)的要求。

5、麻花鉆的對(duì)刀方式

X軸方向的對(duì)刀：利用麻花鉆夾具的外邊緣的面，輕碰工件的圓柱面，X軸方向的值就是工件的直徑值加上夾具的半徑值，即是X軸對(duì)刀的值。

Z軸方向的對(duì)刀：利用麻花鉆的中心點(diǎn)的尖點(diǎn)，輕碰工件的端面，在對(duì)刀的方式下輸入Z0，即可。

通過實(shí)際加工生產(chǎn)，以上措施很好地解決了批量加工的效率問題，減少了裝夾和對(duì)刀的時(shí)間，減輕了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高效率并保證加工后零件的質(zhì)量，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。本文所介紹的，只是針對(duì)某一具體的工件所采取的加工策略，雖然不具備普遍性，但還是希望能起到拋磚引玉的作用。本人因?qū)懽鲿r(shí)間倉促，理論水平有限，文中難免會(huì)有錯(cuò)漏及不足之處，在此，我誠懇地希望專家和教授及同行們批評(píng)指出。

本論文在撰寫過程中，得到了廣東省國防技師學(xué)院的老師們和廣州市技師學(xué)院的老師們、特別是唐紅權(quán)老師的具體指導(dǎo)并對(duì)本文提出寶貴意見，在此表示衷心的感謝！

參考文獻(xiàn)：

[1] 《數(shù)控車床編程與操作》.宋小春,張木青.主編,廣東經(jīng)濟(jì)出版社.

[2] 《車工工藝與技能訓(xùn)練》.唐云岐.中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社.

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