数控车薄片件夹具及加工.docx

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数控车薄片件夹具及加工

论文题目：

数控车薄片件夹具及加工

指导教师：

刘友和教授

作者：

张振

单位：

广东机电职业技术学院

数控车薄片件夹具及加工

广东机电职业技术学院张振

摘要：

本文就薄片工件在加工中存在的装夹、车削方法、面表高光，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，作一叙述。

关键词：

数控车床、薄片件、夹具、加工、刀具。

一、引言

利用数控车床加工薄片零件，因装夹问题经常需要设计加工夹具及根据图纸要求选择合理的刀具。

如（图一）所示，材料为防锈铝合金（LF5），外径ø100mm，内径ø34mm，片厚仅4mm。

为音箱装饰圈，需加工R4的圆弧、内孔斜位两处要求高光，表面无刮伤和毛刺。

技术要求：

1、R4的圆弧面、内孔及斜口位高光；

2、表面无刮伤和毛刺；

3、其它面喷细砂氧化香槟金色。

工件的毛坯尺寸，厚度4.5毫米，中间有一直径为32毫米的孔，外径为102毫米，在半径44毫米处均布4个直径4.5毫米的孔的薄圈，用冲床一次冲出。

二、难度分析及工艺流程分析

从零件图样要求及材料来看，主要因为是薄片零件，其厚度仅有4毫米，材料为铝合金，硬度不高，并且批量较大，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、冲床下料

2、铣床铣R4的圆弧深为2毫米

3、数控车床车平一侧端面控制厚度4毫米

4、表面喷细砂氧化香槟金色

5、数控车床车R4弧面和直径88毫米的外圆

6、数控车床镗内孔直径34毫米和孔口直径39毫米斜口位。

从上述工艺流程来看，在第5步加工时，如用一般三爪撑着内孔的装夹方法来加工，因为材料较薄，车削受力点与加紧力作用点相对较远，刚性不足，引起让刀和震动，而造成R4的圆弧及直径88毫米处外圆的表面达不到要求。

在第6步加工时，因为以加工了R4的圆弧面，表面不允许划伤，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斜口位表面达不到要求。

因此在这两步加工工序中要考虑如何装夹定位的问题。

三、夹具设计

如何保证零件定位准确、装夹方便和加紧可靠呢？

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，共有六种运动合成。

这六种运动的可能性称为六个自由度.要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，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。

我根据工艺流程的分析经过一番考虑，决定该工件采用一面两销的定位方案，因一面两销定位具有支承面大，支承钢度好，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;圆销为第二定位基准,限制了工件的两个自由度;另一个削边销为第三定位基准,它和圆销联合限制了工件的另一个自由度，根据六点定位原理，在实际中我设计了如（图二，图三）所示夹具。

在第5步用数控车床车R4弧面和直径88毫米的外圆时，设计了如（图二）所示的夹具：

对（图二）夹具结构说明：

1、件1为夹具主体，材料为A3钢板，最大直径为100毫米的台阶型工件；

2、件2为定位销，材料为45号钢，直径为4.45毫米，4个定位销圆周均布，刚好与薄片工件上的4个直径4.5毫米的孔对应配合，使工件在夹具中定位及传递切削力；

3、件4、5、6为改装特制后的压板组合体，其中件4为软胶板，直径80毫米，厚度3毫米，件5用A3钢板制成，直径80毫米，厚度12毫米，件6为活动顶尖，件4与件5用强力黏结剂粘合，然后在与件6的活动顶尖头联接并在联接处焊接固定。

（图二）零件定位装夹方法及原理：

件1夹持在数控车床的三爪卡盘上，台阶处靠卡爪，用百分表打表校正夹具体的外圆及端面，本夹具体以右端面为基准定位，限制了三个自由度；工件3的4个直径4.5毫米的孔与夹具体上的4个定位销对正套入，一个定位销限制了两个自由度，对称的一个定位销限制另一自由度，另两个定位销重复限制了两个自由度，从六点定位原理来看，以上定位出现了重复定位，但因为工件上的各定位孔和夹具定位销的中心距精度很高，为了提高定位支承的稳定性，采用了一面四销定位，通过实践加工证明，这样的重复定位可以相容。

工件在夹具中定位后一般应加紧，使工件在加工过程中保持已获得的定位不被破坏，本夹具通过压板压紧（尾座），使工件3得到较好的定位和夹紧。

在第6步用数控车床车内孔直径34毫米和孔口直径39毫米斜口位时，设计了如（图三）所示的夹具：

对（图三）夹具结构说明：

1、件1为夹具的主体，用A3钢板制成，最大直径为200毫米，厚度为20毫米的圆饼型工件，右端面有一直径36毫米，深为7毫米的孔（零件在镗孔时以便镗孔刀可以镗通孔），左端面有一直径170毫米，深为10毫米的孔（可用正爪撑夹）；

2、件6为定位销，材料为45号钢，直径为4.45毫米，4个定位销圆周均布；

3、件4为软胶板，外圆直径88毫米，内孔直径40毫米，厚度1毫米，件5为压板，用A3钢板制成，最大直径为170毫米，厚度为12毫米，中间有一锥孔，小端直径40毫米，大端直径70毫米左右，件4与件5用强力黏结剂粘合；

4、件3为螺丝（对称两个）中心距120毫米，用于件1夹具主体与件5压板的联接。

（图三）零件定位装夹方法及原理：

件1夹具主体在数控车床的三卡盘上用反爪夹持，靠卡爪台阶处，用百分表打表校正夹具体的外圆及端面，本夹具体以右端面为基准定位，限制了三个自由度；工件2的4个直径4.5毫米的孔与夹具体上的4个定位销对正套入，一个定位销限制了两个自由度，对称的一个定位销限制另一自由度，另两个定位销重复限制了两个自由度，从六点定位原理来看，以上定位出现了重复定位，但因为工件上的各定位孔和夹具定位销的中心距精度很高，为了提高定位支承的稳定性，采用了一面四销定位，通过实践加工证明，这样的重复定位可以相容。

工件在夹具中定位后一般应加紧，使工件在加工过程中保持已获得的定位不被破坏，本夹具通过螺丝将压板连接夹具主体，用压板压紧，使工件2得到较好的定位和夹紧。

四、刀具材料与角度

（一）、粗加工R4圆弧面及直径88毫米的外圆，采用焊接式硬质合金90度反偏刀，刀片材料为YG8，车刀几何角度如（图四）所示，刀尖修磨出R0.2左右的圆弧，刃磨时要保证刀刃的锋利。

（二）、精加工R4圆弧面及直径88毫米的外圆，采用55度金刚石刀具，无须刃磨，车刀几何角度如（图五）所示。

（三）、粗镗内孔直径34毫米和孔口直径39毫米斜口位，采用焊接式硬质合金镗孔刀，刀片材料为YG8，车刀几何角度如（图六）所示，刀尖修磨出R0.2左右的圆弧，刃磨时要保证刀刃的锋利。

（四）、精镗内孔直径34毫米和孔口直径39毫米斜口位，采用55度金刚石刀具，无须刃磨，车刀几何角度如（图七）所示。

五、实际操作

（一）、切削用量及走刀路线选择

外圆粗车时，主轴转速每分钟1100~1200转，进给速度F200~F350，反偏刀横装与刀架上，采用横向走刀一次加工完成，留精车余量0.1~0.2毫米。

外圆精车时，主轴转速每分钟1100~1200转，为取得较好的表面粗糙度选用较低的进给速度F30~F45，采用纵向走刀一次加工完成。

内孔及斜口粗车时，主轴转速每分钟1100~1200转，进给速度F200~F350，采用横向走刀由里向外一次加工完成，留精车余量0.1~0.2毫米。

内孔及斜口精车时，主轴转速每分钟1100~1200转，进给速度F30~F45，采用纵向走刀由外向里一次加工完成。

（二）、零件加工时的特殊处理

见（图一）中A、B两处的倒角去毛刺利用刀具的固有几何形状轻碰0.3~0.5毫米。

所有刀具均无卷屑槽，切屑能顺前刀面排离工件，以防切屑缠绕工件而刮伤加工表面。

（三）、加工时的注意事项

工件要夹紧，以防在车削时打滑飞出伤人和扎刀；

在车削时要加注柴油润滑冷却，以防温度过高烧坏刀具，使加工表面大不到要求；

遵守安全文明生产。

六、结束语

通过实际加工生产，证明加工生产工艺流程、夹具设计、刀具及切削用量选用合理，减少了装夹校正的时间，减轻了操作者的劳动强度，提高效率，保证了加工后零件的质量，平均两台数控车床每周可加工成品五千件左右。

（全文完）

致谢：

本文在撰写过程中，多次得到刘教授和宋主任的指导，在此向刘教授和宋主任表示最真挚的感谢！

同时论文的撰写还得到了广东省国防技工学校唐红权老师的大力支持，为论文的最终完成作出了很大努力，在此一并感谢！

参考文献：

[1]张恩生主编.车工实用技术手册[M].江苏科学技术出版社（南京）.1999.9第1版