典型壳体零件加工工艺及夹具设计

1、典型壳体零件加工工艺及夹具设计 摘要：本文主要介绍壳体零件的数控加工中夹具装夹设计及加工工艺分析，阐述保证零件位置公差的关键问题和装夹零件时的注意事项。 关键词：壳体零件；装夹设计；加工工艺 中图分类号：g712 文献标识码：a 文章编号：1005-1422（2015）06-0089-02 在机械加工中，由机床、夹具、刀具与被加工工件一起构成了这一加工过程的一个整体，这一整体称为机械加工工艺系统。因而，分析机械加工精度的过程，也就是分析这一工艺系统在各种不同的工作条件下以各种不同方式反映工件的加工误差，而机床、夹具又是这一工艺系统的重要组成部分，复杂的零件常用数控加工以达到其各种技术要求，在加

2、工零件之前必须进行工艺规划分析和设计，目的是希望得到使用数控机床后的最佳工艺制造流程，最大限度地提高生产效率。 对于壳体零件，采用数控加工，可有效提高零件质量，安装容易，改善传动性能，延长产品使用寿命，以下图典型零件为例介绍壳体零件的加工过程中的部分工艺。 一、壳体零件的技术要求分析 （1）如图一所示零件，要确保主视图位置公差260.02、550.02、9.50.02，主视图b面与15沉孔平面距离31.60.02，平行度0.02符合图纸要求。 （2）右视图18+0.02孔与11+0.02轴承孔有垂直度要求，所以二次装夹所用基准要保持相互垂直关系。 （3）右视图平面与11+0.02轴承孔中心有6

3、70.02位置公差要求。 （4）后视图孔位置与主视图孔位置有同位度要求。 二、在安排工艺流程中主要考虑的因素 （1） 选择最短的加工工艺流程。 （2） 尽量发挥机床的各种工艺特点，追求最大限度地发挥数控机床的综合加工能力特长（多工序集中的工艺特点），应在生产流程中配置最少的机床数量、最少的工艺装备和夹具。 （3）工序集中与工艺加工渐精原则的矛盾。 （4） 在对典型工件族工艺流程的安排中，应妥善安排各台机床和生产线的手工调整和检测等工作，即人工干预的影响。 三、关键装夹工具的解决方案 夹具的作用是使工件相对于机床和刀具具有一个正确的安装位置，因此，夹具的制造误差对工件的加工精度影响很大。一是基准

4、不重合误差，在零件图上确定某一表面尺寸、形状、位置所依据的基准称为设计基准。在工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状、位置所依据的基准称为工序基准。在机床上对工件进行加工时，须选择工件上若干几何要素作为加工时的定位基准，如果所选用的定位基准与设计基准不重合，就会产生基准不重合误差。二是定位副制造不准确产生的误差，夹具上的定位元件不可能按基本尺寸制造得绝对准确，其实际尺寸（或位置）都允许在规定的公差范围内变动。 加工此零件，首先要解决装夹问题，这是加工的前题和准备工作，必须要做好，也就是要制作一套工装夹具，是用来确保18+0.02孔与各位置公差达到图纸要求，下面对夹具进行设计。 夹具

5、如图二所示（已省略安装螺丝及零件压紧螺丝），在夹具上设置了两个工位01和02，工位01的定位基准为图示的a、b、c三个平面，三平面于空间构成工位01的坐标标系。此工位的作用：一是用于加工主视图上螺孔，轴承孔，定位孔，通孔和台阶，二是用于加工后视图上的螺孔，定位及沉孔，工位02的定位基准是图示的a1、b1、c1三个平面，同样此平面于空间亦构成工位02的坐标系，其作用是用于加工上视图尺寸18+0.02孔，m5螺纹孔，平面到11+0.02轴承孔中心距离670.02，此夹具的制造关键在于保证两坐标系的平行与垂直关系，夹具制造完后，须经严格检验，方向投入生产加工使用。 四、主要加工工艺规划 （1）利用普

6、通车床和普通铣床分别加工图三所示的件a和b，并组装成图三所示的毛坏。其中外圆132.mm车至尺寸，内圆为98. mm车至尺寸，壳体高度为55.3mm（图纸要求是55mm，留0.3mm余量），内圆125. mm台阶深16.3mm （图纸要求124.5+0.3+0.0，深度16. mm，分别留0.5 mm和0.3 mm余量），11+0.02孔在车床钻孔至10，此孔未精加工之前作为加工4个11工艺沉孔时压紧零件用。670.02尺寸留1-2mm余量。 （2）加工主视图所需尺寸，在机床上校正夹具的坐标方向并压紧夹具，把模板放置在01工位上压紧，再把壳体放置于模板上，以壳体外圆132 mm和镶件80mm尺

7、寸定位工件，用一支m10内六角螺丝穿过壳体10通孔压紧零件（见图四），找出内圆125. mm中心为加工零点值x1y1，并把其输入到数控机床内，首先加工4个11工艺沉孔，加工7通孔时，由于孔较深，为防止钻头拆断，必须采用g83啄钻方式。加工完4个11工艺沉孔后，用4支m6内六角螺丝穿过11沉孔压紧零件，拆去原先m10压紧螺丝。用中心钻分别定位m4螺纹孔，3+0.02孔9+0.02孔，中心钻选用英寸中心钻，选用该中心钻的特点是，定位孔时通过深度控制，一次把定位和孔口倒角加工完，减少孔口倒角工序。m4螺纹孔按钻底孔3.3后用m4丝攻攻牙，3+0.029+0.02孔分别采用钻孔、粗镗、精镗，11+0.

8、02孔已有10底孔，采用粗镗、精镗。粗镗时单边留0.15余量精镗，这样既可保证加工精度，亦能充分发挥加工中心的高效率性，在加工过程中，为防止铝屑粘刀，提高加工表面粗糙度，必须加冷却液，具体的切削参数，粗镗主轴1500r/m，进给速度50mm/m，精镗主轴转速2000 r/m，进给速度40 mm/m，完成孔的加工后，精铣b面与15沉孔平面，b面只有0.3 mm余量，采用20平刀一次精铣到尺寸，为避免在b面上留下进退刀痕迹，必须采用切线进退刀方式，切削参数主轴转速s1000 r/m，进给速度为200 mm/m，15沉孔平面加工采用8平刀一次精加工到尺寸，进刀和退刀也采用切线进刀和退刀方式，加工程式

9、见附表程式0001。完成主视图所需加工尺寸后，利用加工中心y方向读数测量出670.02的实际距离，计算出加工余量，为在02工件加工670.02作准备，测量方法是用10零位棒，在01工位的加工零点，也是11+0.02孔的中心y向读数为零，再移动y向工作台，使零位棒接触670.02侧面，y向读数会显示实际距离，这样的测量方法只需用于首件加工，以后加工就不需要。 （3） 上视图尺寸的加工，把零件与模板构成的整体从工位01移置于工位02上（见图四），压紧后，x方向加工零点与01工位数值相同，y方向加工零点定在18+0.02孔中心上。首先用16平刀粗铣670.02尺寸，加工时根据在01工位测量出670.

10、02余量是多少，留0.3 mm余量精铣，粗铣完后用中心钻定位18+0.02孔和m5螺纹孔，m5螺纹孔的加工按钻底孔4.2后用m5丝攻攻牙，18+0.02孔的加工过程，分别采用12钻头钻孔，16平刀扩孔，17.7镗刀粗镗，18镗刀精镗，要注意的是，由于18+0.02孔较深，钻孔必须采用g83啄钻方式，以方便铝屑排出而防止钻头拆断。镗孔时，要采用刚性好的镗刀，镗孔完后用16平刀精铣670.02到尺寸。 （4）最后加工后视图面各孔，从02工位拆下模板和零件，把模板重新装夹在01工位上，用壳体外圆132和9+0.02孔定位后压紧。加工零点和主视图加工零点数值相同，首先用中心钻定位m6螺纹孔，5.5+0.02孔，11沉孔已加工7通孔，直接用11平刀扩孔，m6螺纹孔的加工按钻底孔