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半圆 键内 胀 心 轴 口刘着啉 宁波工程学院 机械系宁波3 5 1 0 1 6 摘要 介绍一种以圆柱面定位 靠半圆键夹紧的内夹紧心轴 该心轴可用在曲柄车夹具以及钻 攻曲柄螺纹孔的成 组车 夹具 中 又能固定在 两顶尖间 因而特别适 用于精 车和磨 削加 工 关键词 半 圆键 内胀心轴 曲柄车夹具成组车夹 具 中图分类号 T G 7 5 1 1 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 0 4 9 9 8 2 0 0 7 1 2 0 0 5 8 0 1 半 圆键 内胀 心轴 是 一 种 以圆柱 面 定 位 靠半 圆键 夹 紧 的内夹 紧 心轴 该 心轴 结 构 简单 装 夹方 便 因而 在 车 磨 等 加 工 中 得 到 广 泛 应 用 图 1 是该 心轴 的结构 图 半 圆键 胀块 7 通 过钢 丝 销8 直 接 安 装 在 定 位 圆 柱 2的 半 圆 槽 内 装 上 工 件 后 只 要 旋 紧 内六 角螺 钉5 钢球 4 就 会 推动 双斜 面滑 柱6 而使半 圆键 胀 块7 夹 紧工 件 0 n r完 成后 松 开 内六 角螺 钉 5 只需 轻转工 件 半 圆键胀 块7 便会 自行 松开 使 用这 种心 轴 可 以在一 次装 夹 中完成工 件 外 圆和 端 面 的加 工 从 而较好 地保 证 零 件 端 面对外 圆 的跳 动 要 求 如 图2 的 曲柄 车 夹具 这种 心轴 使用 灵 活方便 单 独使 用 时 既可 以夹 紧 于 卡 盘 上 又 能 固 定 在 两 顶 尖 间 还 可 以 把 这 种 心 轴 设 计成标 准 的定位 夹 紧元 件 用 于成组 夹具 只需更 换不 同 的定 位心 轴 就 可 以 加工 各 种小 型 曲柄类 零 件 图 3 是 一种 钻 攻 曲柄 螺 纹孔 的成组 车夹 具 这 种 车夹 具可 保证 螺孔 对定 位孔 的平 行 度 和中心 距 的公 差 要求 心 轴 自 身 定 位 圆 柱 面 必 须 要 有 较 高 的精 度 和粗糙 度 一般 精 度按 标 准 选 用 g 6 粗 糙 度 值 应 低 于 R 0 6 3 同 时 工 件 内孔尺 寸 也应 高 于 H7 的 精 度 为 了保 证 夹 紧 圆 弧 面 和 定 位 圆 柱 面 有 一 致 的精 度 可 以 采 用 装 配 图1 半圆键心轴简图 1 螺钉2 定位 圆柱 3 滑柱 4 钢球 5 内六角螺 钉 6 双斜面滑柱 7 半 圆键胀块 8 钢丝销 收稿 日期 2 0 0 7 年7 月 后 通 过螺 钉将 半 圆键 调整 出适 当 的磨 量 并 用锡 焊 固 定 然 后整 体在外 圆磨床 上 磨 出 磨 成 后 将 锡 焊熔 开 取 出胀 块 稍作 调整 重新 装 配后 即 可使 用 半 圆 键 胀 块 上 的 销 孔 应 比 钢 丝 销 的 直 径 大 O 4 0 5 n l l n 这样 工 件 被夹 紧 时 钢 丝 销 就不 会 受 力变 形 应 当指 出 的是 这 种 内夹 紧心 轴 只宜 在切 削力 小 的状 态下 使用 因而特别 适 用 于精 车 和磨 削加 工 对 于切削 力 大 或有 冲击 的断续 切 削 0 n r 不 宜使 用 编 辑 日 月 使 电磁 阀 1 3 断 电 泵 输 出压 力 油 经 电磁 阀 1 3 右 位至 摆 动缸 1 2 带动机 械 手 回位放 件 放件 后 电磁 阀3 的 电磁 铁 2 YA 断 电 阀 3 回 至 中 位 泵 卸 荷 3 改进建议 2 0 0 7 1 2 保压 时 间 若 达不 到 要 求 或 需 要更 长 保压 时 间 可采 用蓄 能器 或 电液换 向阀 此液 压 系统也 可 用 于冲床 设 备上 若要 自动送料 需 加装送 料机 械手 编 辑 禾 禾 机 械 制 造 4 5 卷 第5 2 0 期 墨 维普资讯 蜘 妇 4 薄壁弯管车床夹具 盖茨胜地汽车水泵产品 烟台 有限责任公司 山东2 6 4 0 0 6 孙国栋 我公司是汽车水泵专业生产厂家 图 l 是某型号水 泵需要大量使用的循环管 由于工艺原因需要在折弯成 形后再精车配合面 图 l 中 1 8 5 o m m处 其单边 余量约 0 1 5 m m左右 如何设计此薄壁弯管的车床夹 具 我们工艺组考虑了很多方案 在此对各种方案进行 分析 并希望对大家能够有所借鉴 图 1 循环管结构图 1 弯管夹具的分析 考虑到装夹方便 我们设计了弯管夹具 如图 2 在花盘上安装一个弯管 以管端面 和内孑 L 定位 夹紧 1 9 m m处 此 夹具设计简单 但定位误差太大 首先 受工件尺寸公差的影响 无 法保证加工部位的中心线与夹具的 回转轴线同心要求 其次 工件所 加工圆柱面的轴线相对于其另一圆 柱轴线的旋转 自由度无法限制 所 图2 弯管夹具示意图 以 第一种方案还没有实施便宣告 失败 2 v形滑块夹具的分析 在总结第一套方案经验的基础上 我们又设计了 V 形滑块夹具 如图 3 夹具有两对 v形滑块 4 可在导板 5 中滑动 通过调节螺钉 2的旋转来拖动 V形滑块以起 到定心并夹紧的作用 夹具在夹紧 1 9 m m处的同时 2 1 5 m m凸起结构起到了轴向定位作用 理论分析证 明夹具符合设计原理 可以使用 图3 V 形滑块夹具结构图 1 锁紧螺母2 调节螺钉3 螺钉支架4 v形滑块 5 导板6 滑块座7 圆柱头螺钉8 花盘9 拨杆 此夹具投入生产后 暴露出了一些缺陷 首先 因 l 9 mm处尺寸大小一致性差 经常导致必须 同时调整 两个 v形滑块来找正的现象 极大地降低了生产效率 同时废品率居高不下 其次 工件装夹费时 v形滑块 要后退较大的距离 才能卸下工件 实践证明 此夹具 不能适应大批量的生产 3 一槽一柱夹具的分析 在充分总结和分析先前失败经验的基础上 我们又 设计了一槽一柱的夹具 如图 4 此夹具主要 由一个开 有横向通槽的本体 l 和顶尖套 2 组成 使用时 只需三 爪自 定心卡盘夹紧本体 1 工件如图所示放入槽内 由 顶尖套 2 装在车床顶尖上 轻轻顶紧工件即可 图 4 一槽一柱夹具结构图 1 本体2 顶尖套3 顶丝4 顶尖 缸板 l 冷 加 工 塑 箜 塑口 w ma c h in is t c o rn 8 7 6 5 4 3 2 维普资讯 爨 孵 懒 蜘 黪 舞 番誊 可作钻夹头使用的多功能顶尖 贵州航天职业技术学院 遵义5 6 3 0 0 0 张秀珍晋其纯 尚 欣 在车削加工轴类 套类零件时 需要频繁使用顶尖 和钻夹头实现工件的定位安装及加工 根据车削加工精度要求不同 使用中有活顶尖 固 定顶尖两种类型选择 根据定位基准尺寸不同 又有顶 尖和锥堵两种不同结构形式 分别用于顶尖孔和套的内 孔定位 在车削钻孔时 则需将尾座处的顶尖再更换为 钻夹头 车削加工中可供选用的机床附件类型多 但对于多 品种 小批量 高精度 高效率的数控加工环境 工装 夹具品种越多 使用 维护越不方便 综合管理成本越 高 数控加工的特点越不利发挥 通过对机床附件 不同顶尖类型 的综合改进 现 研制出一种既可当顶尖使用也能作钻夹头使用的多功能 顶尖 不但适应数控车削粗 精加工的快速装夹需要 还能满足不同的钻头装夹要求 使机床附件的通用化 系列化 标准化程度更高 体现机械制造的优质 快 速 低成本特点要求 1 功能及原理 多功能顶尖采用模块式分体结构 如附图所示 除了同时具备固定顶尖 活顶尖 锥堵三种工装的功能 外 还兼有钻夹头的功能 在机床上可实现工装夹具的 快速更换操作 多功能顶尖是在机床附件 回转顶尖的基础上 4 定位原理 靠 1 9 5 ra m的槽卡住工件 2 1 5 ram凸起 结构处来轴向定位 靠顶尖套的 6 0 锥体和 1 5 5 ra m圆 柱面完成径向定位 同时槽结构本身即起到拔杆作用 限制工件绕机床回转轴线转动 夹具 的 制作 与 使 用注 意 事项 本 体 1在加 工 1 9 5 ra m的通槽时 应保证槽通过圆柱的中心线 同时 考虑 到循环管在 弯曲时 局部存在 尺寸变大而超过 1 9 mm宽 可将槽底加宽一些 如图 4宽 2 2 ram的槽 顶尖套 2 的 6 0 锥体起径向定位和顶紧的作用 锥体前部 圆柱起辅助定位和支承作用 所以都必须与顶尖 4有一 l 曩 丝 生 复 缸梭 冷 加 工 www ma c h in is t o o m 将顶尖头部结构改为卡爪模块结构 利用卡爪的标准化 和操作方便性 顺利实施顶尖头或钻头的装夹转换 在加工回转类零件时 只需根据工件结构 将图示 左边部分的卡爪处 更换不同规格型号 的顶尖头或锥 堵 实现轴或套类零件的不同尺寸孔作基准时的定位需 要 高速切削时将图示的紧定螺钉松开 可实现活顶尖 功能 若位置精度要求高时 则旋紧紧定螺钉 整个结 构成为一体 实现固定顶尖功能 在进行钻中心孔或钻 孔加工时 可将图示的顶尖头更换为所需要的中 tl 钻 麻花钻等 实现钻夹头的功能 5 0 ram或 8 0 ram三爪自定心卡盘 2 应用特点 多功能顶尖结构集活顶尖功能 固定顶尖功能和钻 夹头的功能于一体 既有专用工装夹具的定位精度高和 操作方便准确性 又有机床附件的标准化统一接口 对 定快速准确等特点 还解决了一般钻夹头装夹调整范围 小的问题 该多功能顶尖结构适用于数控加工环境 值 得推广使用 收稿 日期 2 0 0 7 0 9 0 2 定同轴度要求 因顶尖套与顶尖为紧密配合 所以顶尖 套需留有排气孔 以利于其与顶尖的装配 工件装夹时 应从通槽的一端滑入并用手把持 然后用顶尖轻轻顶紧 即可车削加工 效果分析 此夹具结构简单 操作方便 快捷 定 位精度高 较先前 v形滑块夹具相比 加工效率由每班 次 2 0 0 件左右提高到5 5 0 多件 合格率由6 5 左右提高 到9 7 以上 夹具结构大大简化 降低了生产成本 同 时加快了生产反应速度 收稿 日期 2 0 0 7 0 8 1 3 维普资讯 第 5期 总第 1 4 4期 2 0 0 7年 1 O月 机 械 工 程 与 自 动 化 MECHANI C AL ENGI NEERI NG AUT0MAT1 0N No 5 0c t 文章编 号 1 6 7 2 6 4 1 3 2 0 0 7 0 5 0 1 3 7 0 3 带分度装置的车床夹具设计 王志华 广东省技 师学 院 广东 博 罗 5 1 6 1 0 0 摘要 根据实 际生产 的需要 自行设计了一套带分度装置 的车床夹具 通过对该夹具结构 定位装置 夹紧装 置及与机床主轴连接方式的分析设计 以及在生产实践 中的不断诃整改进 使得该夹具能很好地适合 阀体工件 的加 工 关键词 分度装置 定位装置 夹 紧力 车床夹具 中图分类号 T G7 5 1 1 文献标识码 A 0 引 言 孔类零件的单件小批量生产 一般采用人工划线 找正法 用花盘装夹 在普通车床上加工 这种方法 的主要缺点是 划线找正对操作者的技术要求较高 效 率低 劳动强度大 质量无保证 尤其是 当生产批量 较大时就更显得费时费力 根据实际生产 的需要 笔 者设计了一种带分度装置的车床夹具 该夹具夹紧稳 定可靠 通过对其平衡块的设置解决了不平衡现象 满 足了a n T 精度要求 1 带分 度装 置 的车床 夹具设 计 该夹具用 以加工如图 1 所示的阀体 要求加工两 个 4 O H7孔 在保证孔的尺寸精度的同时 还应保证 两孔的位置精度 即中心距 5 6 4 0 1 5 此工件已加工 了底面 D和两侧 面 E C 两孔 4 O H7及中心距尺寸 由夹具保证 图 2为加工两孔的夹具 工件的底面 D和两侧面 E C为定位基准 由夹 具上两支承板 3 两导 向支承钉和一止推支承钉 2定 位 通过两个螺钉 5和钩形压板 9夹紧 车完一孔后 松开三个螺母 1 3 拔出对定销 l 1 使分度盘 7回转 1 8 0 当对定 销 l 1 进 入另一 对定 孔后 拧 紧螺 母 1 3 使分度盘锁紧 即可加工另一孔 1 1 定位 分析 分析阀体图可知 加工两个 4 O H7孔 其要求是 保证尺寸 5 O 5 6 土0 1 5 3 7 同时应保证 4 O孔轴线 与底面 D垂直 故按基准重合原则 选择设计基准为 定位基准 见图 3 支承板 a b限制 轴移动和 X Y 轴方向转动 支承钉 C d限制 X轴移动和 z轴转动 支承钉 e限制了 Y轴移动 由此限制 了零件六个 自由 度 属于完全定位 收稿 日期 2 0 0 6 1 2 1 2 修 回日期 2 0 0 7 0 8 0 6 作者简介 王志华 1 9 6 8 一 男 湖南湘潭人 讲师 本科 1 2 确定夹紧装置 由于工件和夹具一起随主轴旋转 工件除受切削 力外 还受离心力作用 因此要求夹具装置产生的夹 紧力足够且 自锁性能可靠 同时夹紧力不使工件或夹 具变形 考虑以上因素 本夹具采用钩形压板夹紧机构 另 加两螺钉 5 使夹紧稳固可靠 f I l I I I J J J 0 0 广 r I 圈 1阀 体 示 意 图 1 3确 定 与机床 主 轴 的连 接 方式 夹具与机床的连接方式多种多样 可以将锥柄与机 床主轴锥孔相连 用拉杆拉紧 还可以通过过渡盘与主 轴相连 再者还可通过螺纹与主轴相连 本夹具因尺寸 较大 3 6 0 mm 故采用螺纹连接 再用螺钉坚固 1 4夹具 的平衡 设 计 由于夹具的重心不在主轴的旋转中心上 工件与 夹具体随主轴 回转会产生离心力 这对工件 的加工质 维普资讯 1 3 8 机 械 工 程 与 自 动 化 2 0 0 7年第 5 期 量 刀具寿命 机床精度和安全性都有影响 因此 在 偏重的相对位置设置平衡块 3 2 1 挡板 2 支承钉 3 支承板 4 平衡块 5 螺钉 6 过渡盘 7 分度盘 8 螺柱 9 钩形压板 l O 1 3 螺母 l l 分度对定销 1 2 衬套 图 2 夹具装配 图 工件 图 3工 件 定位 图 对于b d 1 5的长圆柱状转子 要进行动平衡质 量设计 不能忽略夹具的宽度 夹具上的不平衡质量 不能视为只集 中在一个平面内 而是分布在夹具的多 个平 面 内 当夹 具 以等角速 度 旋 转 时所产 生 的惯性 力形成一个空间力系 根据力的等效原理 由于每一 个力都可以分解到任意两个平面内 这样就把空间力 系的平衡问题转化为两个平 面汇交力系的平衡 问题 平衡质量的计算公式如下 l r ic o s O i l r s i n O i l 2 i 1 i 一 1 l s i n O 0 1J a r c t a n 专L 一 一 l m r Ic o s O D i 1 式 中 广一 平衡质量 n 平衡质量距中心的距离 J 方 位角 不平衡量距基面距离 不 平衡 量大 小 r I 不平衡量距中心距离 O i 不平衡量方位 两 平衡 量基 面距 离 由式 1 式 2 可知 任何具有不平衡质量的刚性 转子 无论在多少个 回转平面内具有偏心质量 都可 以在任选的两个平衡基面分别加 减一个适当的配重 使转子得到完全的平衡 将 相关参数代 入式 1 式 2 可算 出 I I 1 5 0 6 k g mm 0 1 1 9 1 在实际中由于误差的存在 经平衡计算后仍会存 在不平衡现象 只能用实验的方法来确定不平衡质量 的大小与定位 1 5夹具 公 差值 的确 定 为满足加工精度的要求 夹具应具有较高的精度 夹具精度的确定原则是 在保证加工精度要求的前提 下 应尽量降低夹具 的制造精度 夹具公差的经验公 式 如 下 一 1 2 1 5 3 式 中 夹具总图上的尺寸公差或位置公差 与 相应的工件尺寸公差或位置公差 当工件产量大 加工精度不高时 取小值 以 延 长夹具使用寿命 反之取大值 本设计 中夹具的尺 维普资讯 2 0 0 7年第 5期 机 械 工 程 与 自 动 化 1 3 9 寸公差均取工件相应公差 的 1 z左右 见夹具装配图 2 定位 误 差和 夹 紧力分 析 2 1定位 误差 分析 工件在夹具中是由定位元件支承 而夹具在制作 过程中由于误差的存在会影响工件定位 的准确 为此 工件在夹具 中的实际位置将在一定范围内变动 即工 件在夹具中加工时会产生定位误差 产生定位误差 的原因有两方面 一是定位基准与设计基准不重合产 生基准不重合误差 A 二是定位副制造不准确产生的 位移误差 y 即 A D A A y 4 分析本夹具的定位方式可知 只存在基准位移误 差 y 一0 0 3 mm 则 D O y 一0 0 3 mm 一 0 3 mm 1 由于 去 所以定位方案可行 2 2 夹紧力分析 夹紧力 的大小对于保证定位稳定 夹紧可靠 以及 确定夹紧装置的结构尺寸都有很大的关系 夹紧力过 小 在加工过程中将发生工件移动而破坏定位 夹紧 力过大 将使工件变形 增大夹紧装置的结构尺寸 由 于该工件镗孔孔径较小 切削力产生的扭矩较小 所 需的夹紧力较小 所以综合考虑工件形状 重量 夹 紧结构等因素 选用两个螺钉和两个钩形压板夹紧就 能满足加工要求 3 结束 语 通过在生产实践中批量生产 经统计 比较发现 采 用花盘装夹工件 产品合格率只能达到 8 6 而采用 该夹具生产 产品合格率可达到 9 8 而且生产效率 可提高约 8 1 因此 用该夹具生产 操作简便 加 工精度高 大大地降低了劳动强度 提高了生产效率 为工厂创造了较大的经济效益 参考文献 1 邹慧君 傅祥志 张春林 等 机 械原理 f M 北京 高等 教 育 出版社 2 0 0 1 2 王季琨 沈 中伟 刘锡珍 机 械制造 工艺学 f M 天 津 天 津大学 出版社 2 0 0 4 3 薛源顺 机床夹具设计 M 北京 机械工业出版社 2 0 0 1 4 张志 明 邢春 和 徐 大方 成 组夹 具设 计 与应 用f M 北 京 国防工业 出版 社 2 0 0 1 5 熊文修 机 械设计 课程设 计I M 广 州 华南理 工大学 出 版社 1 9 9 6 A S e t o f La t h e J i g wi t h Di v i d i n g De v i c e W ANG Zhi h ua Gu a n g d o n g Pr o v i n c e Te c h nic i a n Col l e g e Bo l u o 51 6 1 0 0 Ch i n a Ab s t r a c t Th i s a r t i c l e i n t r o d u c e s a s e t o f l a t h e j i g wi t h d i v i d i n g d e v i c e wh i c h i s d e s i g n e d v o l u n t a r i l y a c c o r d i n g t O p r a c t i c a l n e e d s i n p r o d u c t i o n Th e a r t i c l e a n a l y z e s t h e j i g S s t r u c t u r e r e g i s t r a t i o n d e v i c e c l a mp i n g d e v i c e a n d t h e c o n n e c t i o n wa y wi t h t h e ma c h i n e s p i n d l e By t h e i mp r o v e me n t i n p r a c t i c a l p r o d u c t io n t h e j i g c a n f i t t h e p r o c e s s i n g o f t h e wo r k p i e c e o f v a l v e b o d y b e t t e r Ke y wo r d s d i v i d i n g d e v i c e r e g i s t r a t i o n d e v i c e c l a mp i n g f o r c e l a t h e j i g 上接 第 1 3 6页 3 精镗定位孔时 镗刀头主偏角 为 9 3 9 5 装 夹 在镗 杆上 时主 刀刃 与定 位孔底 面 形成 一个 3 5 的 夹角 使刀尖接触至孔底 这样 既不影响孔底 精度 又 不易扎刀 满足定位孔 的加工精度 6块框板加工完后 配装 1 6块定位垫 将框板 3块 预紧为一组 检测框板 间距 平均 尺寸为 1 4 8 mm 满 足 图纸要 求 因此 准确地设定 框板 的定位和找正基 准 合理地选择支点是控制定位孔深度的关键 4结 论 与 传统 的 三梁 四柱式 和预应 力框架式 压机相 比 锻造 车 轮 轮毂 的热 模 锻 油压 机 采 用 了 焊 接结 构 板 框式机架 其重量轻 强度和刚度高 另外它还具有加 工量小 的优点 较以前所制造的设备结构成本低 的优 势使其在竞争激烈的市场中具有一定的用户市场 Co n t r o l o f Po s i t i o n i ng Ho l e De p t h o f Ho us i n g i n Ty pe o f Pl a t e Fr a m e W U Yi ng Ro l l i n g a n d F o r g i n g Eq u i p me n t Su b C O o f Ta i y ua n He a v y Ma c h i ne r y Gr o u p Co mp a n y Ta i y u a n 0 3 0 0 2 4 Ch i n a Ab s t r a c t Th e q u a l i t y o f h o u s i n g i n t y p e o f p l a t e f r a me c a n b e a s s u r e d i n wa y s o f a v o i d i n g t h e o u t s i d e l o a d i n g d u r i n g p r o d u c t i o n To c o n t r o l t h e c l e a r a n c e b e t we e n f r a me p l a t e s b y a c c u r a t e l y ma t c h i n g t h e p o s i t i o n i n g b u s h b e t we e n t h e f r a me p l a t e s o f h o u s i n g c a n a v o i d t h e s p l i t o f f r a me c a u s e d b y l o a d i n g o f h o t d i e f o r g i n g p r e s s I n p r o c e s s o f p o s i t i o n i n g b u s h a s s e mb l y o n t h e h o u s i n g i n t y p e o f p l a t e f r a me t O t a k e a f u l l a d v a n t a g e o f t e c h n o l o g y i s o n l y o n e c h o i c e t O p r o d u c e t h e e q u i p me n t s a t i s f i e d b y t h e e n d u s e r Ke y wor ds hou s i n g i n t y pe o f pl a t e f r a me f r a me p l a t e de pt h of p os i t i o ni n g ho l e 维普资讯 机械制造与研究 仝西琳 等 薄壁零件的车削加工精度概述 薄壁零件 的车削加工精度概述 仝西琳 张明魁 1 淄博市技术学院 山东 淄博 2 5 5 2 0 2 2 南 昌大学 江 西 南 昌 3 3 0 0 4 7 摘要 结合薄壁零件的特点 分析 了实际加工过程中出现的问题及其影响加工精度的因素 重点分析了受力变形 受热变形和振动变形对加工精度的影响 提出了保证薄壁零件加工精 度 即提高薄壁零件的刚度 设计合理夹具 减少切削热影响以及采用合理切削用量减小切削 力 的相关措施 关键词 薄壁零件 加工精度 变形 刚度 切削热 切削用量 中图分类号 T G 5 0 6 文献标识码 B 文章编号 1 6 7 1 5 2 7 6 2 0 0 7 0 3 0 0 6 6 0 3 Ta l k Ab o u t t he Tu r n i n g Cu t t i ng Ca p a c i t y o f t he Thi n wa l l Pa r t s TONG Xi l i n Z HANG Mi n g k u i 1 Z i b o T e c h n i c a l C o l l e g e Z i b o 2 5 5 2 0 2 C h i n a 2 Na n g c h a n g Un i v e r s i t y N a n g c h a n g 3 3 0 0 4 7 C h i n a Ab s t r a c t Th i s p a p e r a n a l y s e s t h e p r o b l e m r i s i n g i n t h e p r o c e s s a n d t h e f a c t o rs t h a t e f f e c t s t h e ma c h i n i n g p r ecis i o n f o r t h i n wa l l p a r t s Emp h a t i c a l l y a n a l y s e s t h e f a c t o r o f t h e d i s t o r t i o n f o r c i n g c u t t i n g h e a t a n d v i b r a t i o n Th e p a p e r s u n i z e s t h e me a s u r s t o e n s u r e p r e c is i o n s u c h a S i mp r o v i n g r i g i d i t y d e s i g n i n g a p p r o p r i a t e c l a mp r e d u c i ng c u t t i n g h eat an d c u t t i n g c a p a c i t y Ke y wo r d s t h i n wa l l p a r t s ma c h i n i n g p r e c i s i o n d is t o r t i o n ri g i d i t y c u t t i n g c a p a c i t y 高产 优质 低消耗 产品技术性能好 使用寿命长 这 是机械制造企业的基本要求 而加工精度则是最根本的 问题 薄壁零件 其圆直径 D与壁厚 之比通常为D 3 5 0 2 0 0 壁厚 约为 0 2 5 2 mm 的加工是车削中比较 棘手的问题 多年来一直困扰整个机械行业 原因是薄壁 零件具有质量轻 节约材料和结构紧凑等特点 但刚性较 差 在加工中极容易变形 特别是在零件尺寸及形状精度 要求较高时 装夹力的大小 刀具和切削用量等如果选择 不适当 容易引起工件的颤振 降低零件的加工精度 因 此 如何提高薄壁零件的加工精度是一个亟待解决的问 题 针对低刚度薄壁零件的特点 基于加工过程中遇到的 问题 提出了提高薄壁零件车削加工精度的措施 1 影响薄壁零件加工精度的因素 机械加工精度是指零件在加工后的几何参数 尺寸 几何形状和表面之间的相互位置 的实际值与理论值相符 合的程度 所谓理想零件 对表面形状而言 即绝对正确 的圆柱面 平面和锥面等 对表面位置而言 就是绝对的平 行 垂直 同轴和一定的角度等 对尺寸而言 就是零件尺 寸的公差带中心 在机械加工中 零件的加工精度从根本上取决于工件 和刀具在加工过程中相互位置的关系 如图 1所示 在刀 具和工件接触过程中 工艺系统会产生各种误差 影响零 件的加工精度 归根结底主要有以下三个方面 1 受力 变形 因工件壁较薄 在夹紧力的作用下容易产生变形 从 而影响工件的尺寸精度和形状精度 2 受热变形 因工件 较薄 切削热引起工件热变形 使工件尺寸难于控制 3 6 6 振动变形 在切削力 特别是径向切削力 的作用下 很容 易产生振动变形 从而影响工件的尺寸精度 形状 位置精 度和表面粗糙度 机床 刀具 装夹 图 1 影响机械 m r 精度的因素 加 精 度 2 保证薄壁零件车削加工精度的措 施 薄壁类零件主要加工表面是孔 外圆和端面 为了能 保证零件加工精度 在加工中主要是保证其相互位置精度 和防止变形 2 1 提高薄壁零件的刚度 在加工过程中 提高零件与工装的刚度是极其重要 的 提高薄壁零件与工装的接触刚度 可减小加工过程中 工件的变形 也可提高薄壁零件的工艺刚度 提高工件与 工装连接配合表面的加工精度 尺寸精度和几何形状精 度 和加工表面粗糙度 使工件与工装间有效接触面积增 大也可提高接触刚度 其次 在零件间预加载荷 消除配 合间隙和造成局部预变形 可有效提高工件的工艺刚度 另外 采用具有较高弹性模量 的材料或提高接触表面硬 度 都可以提高工件的工艺冈 度 2 2 设计合理的夹具结构 h t t p Z Z H D c h i n a j o u rna 1 n e t c n E ma i l Z Z H D c h i n a j o u r n a 1 n e t C F I 机械制造与 自动化 维普资讯 机械制造与研究 全西琳 等 薄壁零件的车削加工精度概述 工件材料为铜合金 车削的最大内孔直径为 6 1 mm和 最薄处的孔壁厚度为 I 5 mm的薄壁零件 图 2 图2 轴套 当工件刚度成为生产加工的主要环节时 我们可以采 用合适的夹具来提高零件的加工精度 因此 合理的夹具 及装夹方式对薄壁零件的加工精度有很大影响 对于图3所示的加紧机构 安装工件时 先卸下压盖 4 将工件 2装到夹具体 I上 再将压盖 4装上 紧固螺杆 3 就可对工件进行轴向夹紧 其缺点是工件与夹具体配 合过紧时 装卸过程繁琐 有时会因为夹紧力过大 必须在 车削完毕后把夹具体连同工件一起卸下来 这样容易造 成夹具体在车床上的多次装夹 产生夹具跳动问题进而影 响加工精度 当工件与夹具体配合过松时 装卸显然比较 容易 但因工件与夹具体配合时轴向夹紧间隙大 且工件 在高速旋转情况下产生一定的离心力 工件的加工精度也 会大大降低 1 2 3 4 L I I I I I I A 1 一夹具体 2 一工件 3 一紧固螺杆 4 一 压盖 图 3 一般的装夹方式 针对上述问题 我们可以采用图 4 结构的夹具 该夹 1 一夹具体 2 一挡环 3 一螺母 4 工件 5 一 锥度 开 口弹性套 6 一弹簧 7 一导向压盖 图 4 夹具 具由夹具体 1 挡环 2 螺母 3 锥度开口弹性套 5 弹簧 6 导向压盖 7 组成 它利用导向压盖 7轴向推动开 口弹性 套 5在锥度夹具体上左移 使开 口弹性套 5胀开 对工件 Ma c h i n e Bu i l d i n g日 Au t o ma t i o n J u n2 0 0 7 3 6 3 6 6 6 8 4实施内圆紧固 达到径向无间隙夹紧 工作过程如下 l 1 3 0 l l 沿 圆 周 均 布 8 o I l i 7 5 图 5 锥度开口弹性套 a 夹紧过程 使用夹具时 挡环 2紧靠在车床的三爪 卡盘上 夹紧夹具体 1 把螺母 3旋至挡环 2的一边 装 上已加工好内孔的工件 4 使其紧靠螺母 3 再安装开口弹 性套 5 利用顶尖通过导向压盖推动开口弹性套 5沿夹具 体 1 移动 锥度开口弹性套 5受轴向力 左移过程中产生 径向均匀的弹性变形 将薄壁零件胀紧 并借助压合处的 摩擦力传递扭矩带动工件 4旋转 夹紧力均匀作用在整个 圆周的孔壁面积上 故夹紧变形小 开 口弹性套 5与工件 1 基准孔之间没有间隙 所以有很好的定心精度 解决了 图 3 所示夹具定位精度降低以及装夹变形的问题 b 推出过程 退出顶尖 导向压盖 7在弹簧 6力的作 用下离开夹具体 1 此时 消除了开口弹性套 5的轴向力 拔动螺母 3 使工件 4右移 工件变径台阶处带动开口弹 性套 5左移 开口弹性套 5 产生径向收缩 松开过程结束 即可将加工好的工件 1 取下 2 3 切 削热对加工的影响及控制 在加工过程中 刀具和工件接触摩擦会产生大量的切 削热 切削热使刀具和工件温度急剧上升 从而造成它们 的热变形 严重影响工件的加工品质 切削热可以用以下几部分来表示 Q Q变 Q前 磨 Q后 磨 Q屑 Q工 Q刀 Q介 质 式中 Q为切削过程产生的总热量 Q峦为切削过程中变形消耗的功所转变的热量 Q 前 磨 Q 后 磨分别为车刀前面和车刀后面摩擦消耗 的功所转变的热量 Q屑 Q工 Q刀和Q介 质分别为切屑 工件 刀具与周 围介质所传散的热量 实际生产中它们所传散的热量是不同的 大致如表 1 所示 表 1 实际散热量 特别是薄壁零件的热容量较小 极易在切削热影响下 产生变形 并导致零件尺寸增大 因此 在加工过程中要 充分考虑到零件在温升膨胀后的伸长问题 零件受温度 的影响一般表现为轴向伸长和径向膨胀 套筒类零件壁的厚度越薄 其热胀冷缩现象就越显 著 又因铜合金材料的线膨胀系数较大 因此切削热对零 6 7 维普资讯 机械制造与研究 全西琳 等 薄壁零件的车削加工精度概述 件精度影响很大 下面通过计算来验证温度变化对工件热变性引起的 径向膨胀 的影响 套筒类零件的外径胀缩量 A a d A t 其中 为零 件材料线膨胀系数 d为外径尺寸 m m A t为温度变化 值 设工件温升 5 0 则有 A a d A t 1 7 6 1 0 5 mm IT I 1T I 7 5 mm 5 0 0 0 6 6 mm 式中 口 1 7 6 1 0 mm I T I 1T I 为铜合金的热 膨胀系数 d 7 5 mm 对于零件的轴向伸长所引起的变形 如果我们进行轴 向的刚性压紧 温升后必然导致夹紧力的增大 变形难 以 控制 而在夹具中采用弹性装置 锥度开口弹性套受轴向 力 左移过程中产生径向均匀的弹性变形 使薄壁零件夹 紧 很好的解决了轴向的弹性变形的问题 2 4 减小切 削力 在切削加工时 使零件产生变形的力主要是径向切削 力 零件在加工中所受径向切削力的大小与所用的刀具 及车削用量等有直接关系 刀具的选择应尽可能选择主 偏角大的刀具 但主偏角为9 0 的刀最好不要选用 因为 主偏角为9 0 的车刀在切削过程中虽然径向分力几乎为 零 但这种刀具极易产生扎刀现象 刀具的主偏角最好选 在 4 5 7 5 之间 因为粗加工产生的切削应力可以通过对零件的热处 理进行彻底的消除 零件在精加工时就要选择小的切削 深度和小的进给量 使用几何参数正确的刀具 这样可以 减小切削力对零件的影响 如果切削功率不变 增大切削速度 也能减小切削力 可以采用高速或超高速切削技术 应用高速切削技术加工 薄壁零件有以下优点 a 单位时间内的材料切除量可增加 3 6倍 进给速 度提高 5 1 O倍 较大地提高了生产率 因此 对于金属去 除率较大的薄壁零件的加工特别有效 b 切削力可以减小到 3 0 左右 尤其是径向切削力 的大幅减小 使产品的尺寸形状精度较高 有利于提高薄 壁件的加工精度 c 绝大部分切削热被切屑带走 传入零件的切削热 较少 降低了切削热对薄壁零件加工变形的影响 由于薄壁零件的结构特殊性 特别是铜合金薄壁工 件 试验研究已经表明加工薄壁零件的转速达到 9 0 0 0 r mi n以上时加工的效果会更好 3 结束语 对于薄壁零件的加工 要全面分析其加工精度影响因 素 制定合理的加工方案 选用合理的装夹方式 切削用量 以及加工时提高工件的刚度等 解决以上薄壁零件容易 产生的问题并找出解决办法 还需要我们在不断的实践中 去总结和积累经验 参考文献 1 丁彩平 车削薄壁零件的夹具设计 J 机电工程技术 2 0 0 5 1 2 2 李亮 薄壁零件的加工振动分析与加工工艺研究 D 南 京 南京航空航天大学 2 0 0 5 3 狄瑞 坤 潘 晓弘 等 机 械制造工 程 M 浙 江大学 出版社 2 o 0 1 4 郑联语 汪叔淳 薄壁零件数控加工工艺质量改进方法 J 航空学报 2 0 0 1 9 5 孙树珍 韩啸 薄壁零件加工变形的分析 J 太原重型机 械学院学报 2 0 0 2 2 3 收稿 日期 2 0 0 6 1 1 1 3 上接第 6 5页 Z l t a 一 t a n a Z1 L t a 1 一t a n O 1 2 式中 a c o s a c O s i n v 0 i n v 0n v d o 对直齿圆柱齿轮在正常情况下 1 3 在很少情况 下 1 2 1 3 齿高变位齿轮 由于啮合角等到于刀具角 齿高并未 减短 对重叠系数降低的影响很小 通常可不进行验算 6 经过验算调整后 假如负变位系数绝对值过大 会引 起大齿轮根根切或齿根强度不够时 该齿轮就不能修复 如小齿轮的正变位系数过大 齿顶厚会由此变尖时 也不 能修复 5 结束语 是完全可以实现的 同时 对企业生产经营降低消耗 增 加效益十分有利 板溪锑矿利用这一技术 每年节约维修 费用 1 0多万元 这一技术若在全国的矿山和冶金企业推 广 必将取得巨大的经济效益 参考文献 1 机械工程手册 电机工程手册 编辑委员会 机械工程手 册 M 北京 机械工业出版社 1 9 8 0 2 邱宣怀 主编 机械设计 修订版 M 北京 高等教育出版 社 1 9 9 0 3 唐蓉城 主编 机械设计 M 北京 机械工业 出版社 1 9 9 3 4 机械工程 手册 电机工程手册 编辑委员会 机床工程 师 手册 M 北京 机械工业出版社 1 9 9 2 5 中国农业机械化科学研究院 编 实用机械设计 手册 M 北 京 中国农业机械 出版社 1 9 8 5 6 成大先 主编 机械设计 手册 M 北京 化学工 业出版社 2 0 02 从上述论述可知 大齿轮的变位修复只要科学地进行 收稿日期 2 0 0 6 1 1 0 9 6 8 h t t p Z Z H D c h in a j o u ma 1 n e t c n E ma i l Z Z H I c h i n a j o u ma 1 n e t c r l 机械制造与 自动化 维普资讯 3 O 煤矿机械 1 9 9 9年 第 5期 弹性芯轴在机械加工 中的应用 0 0 鸡西膜矿专用设备厂 呈 堕 李 梅 i 5 8 1 0 鸡西钢铁 公司 邢存 柱 L I 蔷 垂 T H i33 2 篱 3T H i33 2 T G s06 关 键 词 璺 堕 应 用 彳 中 图 号 rJ l U 言 工 作 原 理 在 机 械 产 品 中 许 多 衬 套 类 零 件 的 内孔 与 外 圆 同轴 度 精 度 要 求 较 高 此 类 工 件 在 内 孔 进 行精 加 工 后 用 一 般 的 芯 轴 装 夹 加 工 外 圆 很 难 保 证 质 量 为 此 建 议 采 用 弹 性 芯 轴 其 结 构 如 图 1所 示 将 弹 性 套 4轻套 的 芯 轴 5上 再 装 套 类 工 件 弹性 套 4在 松 弛 状 态 下 的 外 圆 尺 寸 与 套 类 工 件 的 内 孔 尺 寸 D 的 配 台 间 隙 为 0 1 0 0 2 O mm 套 人垫 圈 之 后 右 端 扳 手 夹 住 尺 寸 处 平 面 拧 紧 左 端 螺 母 1 通 过 配 台 锥 度 胀 紧弹 性 套 4与 工 件 同 的 间隙 3主 要 部 件 的 加工 过 程 3 1 弹性 套 弹 性套 4 如 图 2所 示 需 选 用 弹 簧 钢 按 图 纸 车 成 内孔 及 外 圆尺 寸 预 留磨 削余 量 题 1 因 切 削 加 工 时 的 扭 矩 小 为 使 结 构 简 单 调 速方 便 选 用 三 角 胶 带传 递 主 运 动 的 方 案 2 根 据 需 要 传 递 的 名 义 功 率 考 虑 载 荷 性 质 和 连 续 工 作 时 问长 短 定 功 率 3 确 定台 理 的 传 动 中心 距 d和 三 角 胶 带 的 长 度 中 心距 过 小 结 构 紧 凑 但 单 位 时 间 内应 力 变 化 快 容 易 导 致 寿 命 降 低