基于环体零件加工工艺技术改进与夹具设计

基于环体零件加工工艺技术改进与夹具设计

刘雪明

（贵州航天特种车有限责任公司贵州遵义563108）

摘要：近年来，环体零件加工工艺技术改进与夹具设计问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述，分析了原零件加工工艺方案的缺陷，并结合相关实践经验，分别从多个角度与方面就环体机械零件加工工艺方案的改进措施及夹具设计方案做了研究，并分析了其效果变化，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。

关键词：环体零件；加工工艺；技术改进；夹具设计

1前言

作为一项实际要求较高的实践性工作，环体零件加工工艺技术改进与夹具设计的特殊性不言而喻。该项课题的研究，将会更好地提升对环体零件加工工艺的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化该项工作的最终整体效果。

2概述

在整个机械加工中主要是由机床、刀具、夹具、被加工工件组成，对应不同的加工工件使用的加工方式也有所区别。对环体机械零件加工的方式与整件工件加工相比要更加细致。

通常情况下环体机械零件都是由前环体和后环体这两个零件共同组成的。例如加工某件环体机械零件，在零件上前环体和后环体共有3个安装丝杠的轴承孔，具体使用中需要在孔中安装接触球承，所以在零件制作中对孔的尺寸和定位精度要求都非常高，在具体制造中对零件中心线的平行度、孔中圆柱等均有尺寸要求，对需安装球体表面粗糙度也有要求。

3原零件加工工艺方案的缺陷

假设对某件工艺进行装夹使用的是三爪自定心卡盘装夹，在具体装夹中可能会出现的问题主要表现在以下几个方面：

3.1若被装夹零件壁薄，零件制造选择的材质具有较好的和易性，那么使用三爪自定心卡盘进行装夹时，夹紧力度过大会造成零件变形，如果在加工过程中3个孔径变形状态形成，假设不松开卡盘，孔径到达一定数值为合格，如果松开卡盘，就会使装夹产生的径向变形得到释放，但是三个孔径会因为变成产生精度误差，最终导致孔径和圆柱精度等与设计规定不符。

3.2由三爪自定心卡盘所产生的误差会导致机床自身出现精度误差，也会对整个工艺系统产生影响，在三爪自定心卡盘装夹力度不均匀的情况下也会造成孔加工精度出现误差。

3.3每个加工零件都需要被校正，在校正的过程中也有可能会导致工件误差，如在校正过程中，校正人员的技术和经验不足，对校正的精度把握不准，那么孔和工件中心线位置的精度也难以把握。

3.4零件在加工过程中因材质问题导致误差。有些材料的自身内应力在切削过程中容易引起变形，从而导致加工过程中因内应力而产生误差。

3.5由刀具刚性差导致加工精度误差。有些材质在经过热处理后，硬度变大，如果需要钻的孔内径非常小，当切削参数太大，就容易因刀具刚性差而引起加工振动，导致加工零件精度受影响，除此之外，零件表面粗糙度也会因振动而产生不同程度的误差。

4环体机械零件加工工艺方案的改进措施及夹具设计方案

4.1环体机械零件加工工艺改进措施。对于环体机械零件加工工艺的改进应该针对前文提到的缺陷进行改进，对加工工艺进行改进首先需要将各种材料的内应力都消除，同时还需要消除在工序切削过程中会产生的应力，避免在具体施工的时候因材料应力而产生的精度误差，另外对各个细孔也应进行一定的人工时效处理，确保在加工过程中不会因内应力而导致工件加工精度误差。

在对环体机械零件中的各个细孔进行加工时，需要使用专用夹具来改变工件的装夹方式，主要是将比较容易变形零件的径向夹紧方式换成不容易产生零件变形的轴向夹紧方式，通过转变夹紧方式，能够有效消除因装夹而产生的工件变形现象。在对工件夹具进行设计时，需充分考虑工件的外圆和底面，解决夹具与工件之间的配合精度，能够有效解决零件精度的问题，从而保障零件加工质量和生产效率。

4.2环体机械零件加工夹具设计。对夹具的定位误差进行分析主要是以零件的外圆和底平面为定位基准，然后依据工件和夹具所对应的孔径角度作为方向基准，确立方向自由度，假设零件外圆定位限制零件X、Y这两个自由度，零件底面定位限制零件Z自由度，菱形定位销和工件夹具孔同时配合工件沿着Z轴进行自由度旋转，这种情况下，零件在夹具中是属于完全定位。如果夹具的装夹工件是，将两个压板都压在加工工件的轴向台阶面上，此时夹紧的方向就会从径向转变为轴向，一般情况下，工件轴向的刚度比径向刚度要好，那么在装夹的时候就能够有效消除因装夹而引起的工件变形，对三爪自定心卡盘装夹所引起的工件变形误差和卡盘制造误差也能够有效消除，降低误差造成的工件精度影响。

以装夹原理为出发点，可以看出，工件与装夹之间定位误差的集中点在菱形销角度定位以及外圆夹具孔之间的定位。

对夹具进行安装和校正主要是依据定位误差分析来进行调整。为了让夹具在机床工作台上有比较精准的定位，那么在对夹具进行装夹时，可以首先加入一个校正平面，在安装夹具时，可以将校正平面调整得和X自由运行方向平行，此时夹具的校正方式为：先将两个压板都压在夹具的台阶面上，压紧但不压死，随后将千分表放入主轴钻夹头里面，当千分表表针接触到A平面以后，为表针施加适量的压力，但是不要造成表针不动，然后将表盘进行旋转使表归零。此时移动X自由方向的工作台，使夹具A面沿着百分表针运行，随后检查百分表的跳动状况，假设跳动公差值，当跳动公差超过精度时就用木槌对夹具进行敲击并调整位置直到校正。

5加工工艺参数制订及刀具选用

对加工工艺参数进行制定主要是依据工件制作材料、加工前硬度、工件硬度来确定主轴转速、进给量、背吃量、粗镗孔和精镗孔等情况。

选择刀具的时候为了确保刀具切削较快，通常都会选用前角呈平面型的镗刀，因为它的切削刃主要是有前刀面和后刀面交相构成的，而且这种刀具的刃口非常锋利，在切入的时候阻力会比较小，引起零件变形的可能性就小。而且该刀具的使用寿命长，又是新型高速钢，前角一般角度为7°到9°，后角一般角度为10°到12°，在具体加工中为了提高刀具的断屑能力，都会在刀具的前刀面上磨有较深的断屑槽。

选择刀具最主要的目的就是确保零件加工精度，对于设备的选用通常都是选用较为著名的刀具，如瑞士豪泽公司的双柱立式坐标镗床，这种机床具有良好的加工精度，能够将工艺中的系统误差有效减少到最小。

6加工效果对比

对零件加工工艺进行改进后，具有较为明显的优势：夹具的结构非常简单，而且生产周期较短，产生的加工成本低;使用的夹具设计结构较为合理，零件所选取的定位基准合理而且重复定位精度较高，使得加工出来的零件与设计图纸具有较高的契合度，质量也稳定;还有很重要的一点就是，加工效率是原始加工的3倍，甚至是3倍以上，使生产周期大大缩短，生产结果也比较让人满意。

在具体的加工工艺改进中还需要以具体的数值来进行说明才会具有较好的说服力，为了让环体机械加工具有更好的质量和精度，在加工中还需要根据具体材料选择夹具、确定刀具等。

7结束语

综上所述，加强对基于环体零件加工工艺技术改进与夹具设计的研究分析，对于其良好效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的过程中，应该加强对其关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。

参考文献：

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