分壳体车削夹具的设计及其加工

利用数控车床加工分壳体零件, 因零件形位公差要求较高, 必须设计出一套夹具解决装夹及定位的问题。并根据图纸要求选择合理的刀具。材料为铝合金 (LF5) , 内孔、内圆柱外表面、端平面三处要求低粗糙度, 表面无刮伤和毛刺。

技术要求:

(1) Φ66±0.05内表面粗糙度为Ra0.8; (2) 保证图面的同轴度要求及表面粗糙度要求; (3) 其余未加工; (4) 避免表面及已加工面氧化。

分壳体是一来料加工产品, 是由压铸模一次压成形的压铸铝合金件, 由于铝压模压铸出的毛坯件余量均匀, 表面质量好, 同心度也较高;外形为不规则的薄壁件;由客户提供的工艺图样及毛坯。

毛坏尺寸如下所示:

厚度35毫米, 孔径尺寸有三个Φ72.3、Φ68.5和Φ66.5的内孔尺寸, 长75宽73的不规则的毛坯件, 内圆柱直径尺寸为Φ16毫米深为31毫米。

1 难度分析及工艺流程分析

从零件图样要求及材料来看:

(1) 属薄壁类壳体零件, 其形状较复杂; (2) 加工时必须要注意, 夹紧力适当, 否则将变形;产生形状误差, 夹紧力不足会飞出伤及设备及操作者; (3) 表面为毛坯面定位精度低, 加工时容易出现同轴度误差及基准不重合误差。

根据以上情况及其批量要求情况, 设计一款专用夹具。工件图样如下图所示, 材料为压铸铝合金, 硬度不高, 并且批量较大, 因此既要考虑如何保证工件在加工时的定位精度, 又要考虑装夹方便、可靠、并且不能损伤表面, 因此关键是解决零件的定位装夹问题。

根据零件图样, 经过工艺分析后, 制定出以下加工工艺流程:

(1) 来料检验; (2) 车床、数控车床都可以利用夹具进行加工车削内孔及内圆柱面; (3) 首件检验, 抽检, 发现问题全检;出货检验等。 (4) 数控车床加工端面切削速度为2000转/分, 进给速度为0.06毫米/转, 保证长度度方向尺寸26毫米; (5) 数控车床车镗内孔Φ71.8+0.05/0、Φ68+0.22/+0.02和Φ66±0.05, 保证同轴度为Φ0.02, 基准是Φ66±0.05内孔, 表面糙度为Ra0.8μm, 并保证深度尺寸3±0.05、9±0.05、23±0.05等6个尺寸。 (6) 数控车床车内圆柱面直径Φ15.50/-0.05、Φ190/-0.1, 保证轴向尺寸17.8±0.05、30±0.05等4个尺寸;表面粗糙度为Ra3.2μm。

从上述工艺流程来看, 在第4道工序、第5步工序和第六道工序, 加工时都无法用一般的三爪卡盘及四爪卡盘直接进行装夹加工, 更无法达到加工要求。再加上是薄壁型壳体零件, 刚性不足, 车削受力不能太大, 因此受力点选择在R6.5毫米的圆弧表面上或Φ73毫米的圆周上, 否则会造成形状误差, 造成三个内表面的同轴度误差, 再加上外表面是毛坯面, 难免有余量不均匀的现象。在第6道工序加工时, 也无法用三爪卡盘及四爪卡盘进行装夹, 而内表面及端面不允许划伤, 不可以再装夹了, 就算可以装夹也会因为刚性不足的原因造成内孔和端表面达不到粗糙度要求, 和同轴度要求;并将产生定位及装夹误差;累积起来根本达不到车削加工的精度要求;因此在这三道加工工序中必须考虑如何装夹定位的问题。

2 夹具设计

如何保证零件定位准确、装夹方便和夹紧可靠呢?根据运动学可知, 刚体在空间的任何运动都可看成是相对于三个互相垂直的坐标平面, 共有六种运动的合成。这六种运动的可能性称为六个自由度。如果使工件在空间处于相对固定不变的位置, 就必须限制六个自由度。限制的方法是:用相当于六个支承点的定位元件与工件定位基准面接触来限制。工件的主要定位基准面要遵循的定位原则是, 主要定位基准面要承受较大的力, 如夹紧力和切削力等;同时工件定位的稳定性也主要取决于此。选作主要定位面的表面应力求其面积应尽可能的大, 以利于提高定位精度, 增加定位稳定性。

我根据工艺流程的分析经过一番考虑, 决定该工件采用一个外圆柱面和一个端面的定位方案, 因一面是R6.5毫米的圆柱面, 其特点是, 厚度相对于其他位置较大, 装夹时可以承受相对较大的夹紧力的作用, 使定位稳定装夹可靠并能够承受较大的切削力。从而保证其加工精度。端面则利用了轴向定位的方法, 圆弧为R6.5毫米的四个在同一平面内的端面;定位具有支承面大, 支承刚度好, 定位精度高, 装卸工件方便等优点, 夹具体平面为第一定位基准, 限制了工件的三个自由度;四个半径为R6.5毫米外圆弧面作为第二定位基准, 限制了工件的三个自由度;根据六点定位原理, 在实际中我设计了如下所示夹具。

对 (图1) 夹具结构说明:

1、件5为夹具联接螺栓, 标准件2-M 6 X 1 5 m m;

2、件5为4个紧固螺钉, 标准件M8X20;

3、件1为夹具主体, 用铝合金制成, 长158毫米厚度42毫米, 宽度为122毫米;件2为压板, 材料为A3钢, 长132毫米, 宽度20毫米, 厚度10毫米。件3是锁紧螺钉、标准件M8X25毫米;件4为锁紧压板, 材料为铝合金;长80毫米, 宽度34.8毫米, 厚度10毫米;件6为配重板, 材料为A3钢, 长132毫米, 宽度23毫米, 厚度10毫米。

摘要：本文就分壳体工件在加工中存在的装夹、车削方法、内表面高光, 及车刀选择的技术问题, 就自己在实际加工中的夹具设计, 加工方法及刀具选择解决问题方面, 作一一叙述。

关键词：车床,数控车床,铣床,分壳体件