车削薄壁零件的弹性夹具设计

1、车削薄壁霉件的弹：生夹具设计丁彩平（广东省高级技工学校，广东博罗）摘耍：根槲薄肇零件难于加亡和容易变形的特点，设汁一种利用径向央紧适合于小批壁生产的譬瓤夹典。该夹具以零件的内孔定让，加工薄甓外蚓，结构简单，制造容易，操作方便。夹紧可靠，定位精度高。经在乍产实践中使羽后证明，该夹具既能保证件：精度和产品磺链，又提高了生产效率，墩得良好的应用效采。关键词：薄避弱：；变形；夹其中图分类号：文献标识码：文章编号：（）一一引言图所示是我校技能训练中心为惠阳饮用水厂加工的饮用桶装水水桶的拔盖夹头，材料为难加工的不锈钢，车削的最大内孔直径为巾，最薄处的孔壁厚度为，内外径的尺寸精度要求较高，切削加工性能较差，

2、属较大直径的薄壁零件。紧夹具多采用如图所示结构。安装工件时，先卸下压盖，将工件装到夹具体上，再将压盖装上，紧固螺杆，方可对工件实施轴向夹紧。其缺点是：工件与夹具体配合过紧时，装卸过程繁琐，有时因压紧力过大，在车削完后要把夹具体连同工件一起卸下再来拆卸工件，造成夹具体在车床上的二次或多次装夹，容易产生夹具跳动问题使加工精度下降；工件与夹具体配合过松时，虽然装卸比较容易，但因工件与夹具体配合间隙大，工件在高速旋转的情况下产生一定的离心力，也会影响到工件的加工精度和图拔盖夹头图轴向夹紧装配图夹具体工件螺钉压盖众所周知，车削薄壁工件时，由于工件刚性不足，在切削力，特别是径向切削力、夹紧力等的作用下，容

3、易产生振动和变形，从而造成加工后的零件出现椭圆等不规则变形情况，很难保证零件的加工精度，这直接影响到薄壁零件的使用效果。为减少工件在加工中的变形量，经常考虑采用轴向夹紧来代替径向直接夹紧。但在实际生产加工中，轴向夹紧应用较少，往往是在径向夹紧无法保证加工精度的时候才采用轴向夹紧。主要原因是：以往的轴向夹收稿日期：一表面粗糙度。为了提高此类零件的加工质量，现为图产品特别设计了一套弹性车夹具，利用弹性可胀心轴的原理，有效解决了上述径向夹紧变形和轴向夹紧装卸繁琐及加工精度低等问题，确保零件的加工质量。新夹具的整体结构和使用方法针对上述存在问题并结合产品结构设计了如图所示夹万方数据玉具，该夹具由夹具体

4、、挡环、螺母、锥度开口弹性套、弹簧、导向压盖组成。它利用导向压盖轴向推动开口弹性套在锥度夹具体上左移，使开口弹性套涨开，对工件实施内圆紧固，达到径向无间隙夹紧。工作过程如下：（）夹紧过程使用夹具时，挡环紧靠在车床三爪卡盘上，夹紧夹具体。把螺母旋到挡环的一边，装上已加工好内孑的工有弹性，利于收缩和松开，该弹性套设计成如图所示的错开式结构，开口数量条，对称均布，开口弹性套与锥度定位夹具体的配合采用：的锥度，这既可以有效保证弹性套能迅速涨开和收缩，又能减小涨套过大变形给工件定位带来的不利影响，并使涨套在撑开时与工件及定位夹具体表面有良好的接触。为提高弹性套的使用寿命，弹性套采用材料制造经淬火处理后，

5、硬度可达到，然后与锥度夹具体配磨，再进行线切割开口。夹具特点及注意事项（）工件应先加工好内孑，内孑的公差等级不大于级，内孔的表面粗糙度不大于斗。（）应保证弹性开口套制作完工后，开口及端面无梭角无毛刺，研磨后表面粗糙度达¨。（）制作好的开口弹性套，经轴向力压紧左移径向涨图新夹具装配图夹具体挡环螺母工件锥度开口弹性套弹簧导向压盖件，使其紧靠螺母，再安装开口弹性套，利用顶尖通过导向压盖推动开口弹性套沿夹具体移动，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，将薄壁零件涨紧，并借压合处的摩擦力传递扭矩带动工件旋转，夹紧力均匀作用在整个圆周的孑壁面积上，故夹紧变形小，开口弹性套与工

6、件基准孑之间没有间隙，所以有很好的定心精度。解决了图所示夹具定位精度低及装夹变形的问题。（）松开过程退出顶尖，导向压盖在弹簧力的作用下，离开夹具体，此时，消除了开口弹性套的轴向力，拔动螺母，使工件右移，工件变径台阶处带动开口弹性套左移，开口弹性套产生径向收缩，松开过程结束，即可将加工好的工件取下。开，与工件涨紧后弹性套左端面与工件内径台阶处的距离不应过长，以免松开过程中拉毛工件内圆孔。（）因采用顶尖施加轴向压力推动弹性套进行涨紧工件，应保证尾座顶尖与卡盘的对中性及顶尖精度的良好性能。（）本夹具适用于零件的小批量生产，如没必要，在产品没加工完的情况下，不应卸下夹具体。图锥度开口弹性套夹具的制作制

7、作夹具时，应先车削好夹具体卡盘夹紧部位、与螺帽连接的螺纹、挡环以及导向压盖，并将螺纹配上螺帽；再在同一车床上用小拖板调好锥度，车削好弹性锥度内锥孔；然后根据弹性套内锥孔及工件内孔深度，夹具体调头配车和配研磨夹具体锥度；最后根据产品内孑直径用顶尖通过导向压盖轴向压紧未开口弹性套，车削研磨其外圆表面，使其与工件内径有良好的滑移配合，根据工件处的长度尺寸，确定好弹性套前端与螺母之间的尺寸，最后用线切割切割错开式开口。结语利用本夹具加工如图所示产品后证明：本夹具利用膨胀套消除工件径向夹紧变形的问题，实现了夹具与工件之间无间隙配合，解决了工件采用直接装夹方式心轴轴向固定出现的定位精度低及装夹变形的问题，

8、且具有夹紧可靠、定位精度高、工件拆装方便、产品加工合格率高、使用寿命长等特点，完全可以保证薄壁零件的加工要求。该夹具作为加工同类零件的磨床夹具使用，亦可起到较好的应用效果。第一作者简介：丁彩平，女，年生，湖南宁乡人，大学本科。研究领域：及数控加工。已发表论文篇。夹具主要零件的结构特点该夹具的设计关键是锥度开口弹性套，为确保弹性套富（编辑：钟兆义）万方数据车削薄壁零件的弹性夹具设计作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：丁彩平， DING Cai-ping广东省高级技工学校,广东,博罗,516100机电工程技术MECHANICAL & ELECTRICAL ENGINE

9、ERING TECHNOLOGY2005，34(12)2次相似文献(10条)1.期刊论文 翟顺建 防止和减少薄壁工件变形的方法 -安徽冶金科技职业学院学报2008,18(z1)车削薄壁零件是车工经常遇到的一项工作.分析了薄壁工件变形原因,介绍了减少薄壁工件变形的方法,对车削薄壁工件有一定的启示.在薄壁工件的切削加工中,工件的受力变形是影响加工过程的一个主要因素,文中针对薄壁工件侧面的立铣加工,建立了不同复杂度的切削过程模型,以仿真工件薄壁在加工中受到切削力发生的变形,虚拟实现受到工件变形影响下的切削过程.通过仿真创成的工件表面形貌与实际切成的工件表面的比较,对文中各模型进行了验证.以铣削力模型

10、和ABAQUS有限元分析软件为基础,采用考虑了刀具/工件变形耦合效应、材料去除效应以及工件变形引起铣削力加载点变化等因素的仿真预测方法,建立了薄壁工件加工变形预测的有限元分析模型,并对航空钛合金框体工件进行了铣削加工变形预测及试验验证,仿真结果与试验数据吻合较好.4.学位论文 刘远祥 虚拟加工过程建模及加速分析技术研究 2006虚拟加工过程（VMPVirtual Machining Process）是在对产品几何参数、材料物理性能、切削参数及加工的物理过程进行全面建模的基础上，利用数值仿真技术，在计算机内对加工过程的虚拟实现，主要用于分析真实加工环境中各因素对加工过程的影响，预测加工结果，评估

11、零件的可加工性，优选加工方案，优化工艺参数，是一种直观、经济、高效的技术途径。论文以易变形薄壁零件的数控立铣加工过程作为主要对象，系统地分析了虚拟加工中涉及的技术方法，针对目前数控仿真研究中普遍采用的几何模型不适用于虚拟加工过程、还没有适用于易变形工件切削过程的力学模型、工件受力变形分析所采用的有限元方法效率太低等主要问题，进行了深入研究。首先，从虚拟加工过程的技术需求分析出发，论文提出了一个虚拟加工平台的体系结构；围绕实现工件受力变形快速模拟和分析这一目标，分析了系统各组件间的相互关系，以及实现这些组件所需的技术，为关键技术研究工作和软件开发提供总体框架。这些关键技术可以归类为虚拟加工过程建

12、模技术和工件变形的快速分析技术。虚拟加工过程建模技术是分析切削过程中工件的受力变形的基础。论文研究的建模技术主要包括：能够满足虚拟加工过程需求的工件模型；用于确定工件变形边界条件的装夹模型和用于描述易变形工件在加工过程中刀具运动、实际切削量、切削力分布以及工件变形量等之间相互关系的挠性工件切削过程力学模型。此外，论文研究了立铣加工中常见的薄壁类型和相应的受力变形解析（或解析与数值相结合）算法，在此基础上构建了基本薄壁元素及其变形算法库，可以为基本薄壁元素变形快速估算提供算法支持；为减小局部快速分析可能带来的误差，提出了对关键点变形量进行有限元和实验校核以获得可靠的校正系数的方法。论文中提出的最

13、小壁厚法、关键点法和预置区域法等技术手段，可用于在虚拟加工过程中识别工件变形的敏感区域；并结合构建的基本薄壁元素与变形算法库，将变形量快速估算与重点位置的少量有限元精确分析相结合，构成虚拟加工过程高效分析流程，在保证精度的基础上显著提高分析效率。 论文最后利用研究成果开发了原型系统BaseVMP，并通过一个典型薄壁零件加工过程进行了实验验证，结果显示可以利用虚拟加工技术优化切削参数，缩短加工工时。5.期刊论文 陈树峰.马伏波 薄壁工件在夹紧力作用下变形量的计算 -煤矿机械2005,""(2)通过详细分析薄壁套筒工件在夹紧力作用下产生的变形,建立了误差大小的数学计算公式,并且

14、给出了工件的加工误差与夹爪数之间的关系式,从而为减小工件的加工误差、提高加工精度提供了理论上的依据.6.期刊论文 高山.Gao Shan 高精度薄壁淬火零件车削的粘接装夹及工艺分析 -现代制造工程2008,""(7)以航空相机镜筒组件的轴承环为研究对象,分析了淬火GCr15材料高精度切削中产生变形的原因,利用两种夹具和立方氮化硼刀具,在数控车床上成功完成了淬火工件的精加工.薄壁工件高精度加工一直是机械加工中的难点,淬火薄壁工件更为困难.对轴承环加工中工件变形问题进行了分析,用排除法逐项查找并解决了变形问题,借助于热处理工艺和改变装夹方式相互结合,实现了轴向夹具加工薄壁工件的

15、目的,保证了精度要求.7.学位论文 倪维根 薄壁工件高速铣削路径优化与工装设计 2007高速加工以其切削力小、切削热变形低、切削速度高、单位时间去除材料率大、加工精度高等特点，在切削加工弱刚度工件时与其他加工方式相比有着明显的优势。论文依托某科研项目展开工作，基于高速加工理论，采用理论分析、计算机模拟与实验相结合的方法，研究了薄壁铝合金工件大面积密集分布窄槽(异型孔)的加工问题，对高速铣削刀具的选择、加工路径优化和专用夹具设计等内容进行了详细讨论。分析了零件的结构特性以及工艺特征，基于加工特征和高速切削机床对刀具的要求，考虑市场等因素，选择了相关刀具；讨论了高速加工刀具路径的要求，探讨了粗、精

16、加工时走刀的主要方式。基于UG4.0，使用所选定刀具，模拟了单孔粗、精加工过程。通过分析相关优化原理和相关计算，研究了槽(孔)系加工时刀具路径优化问题，确定TSP中的“最邻近”算法比较适合薄壁工件的多槽加工路径规划；讨论了薄壁件普遍采用的装夹方式，提出了薄壁件的装夹要求，结合工件的形状特征，设计零件的定位和夹紧方案，以ANSYS有限元为分析工具，研究了工件的最大变形量，说明了装夹方案的正确性，在此基础上，设计了专用夹具。实验结果初步达到了预期目标，样件加工质量较好，说明了理论分析及仿真结果基本正确，夹具设计方案基本可行，所做工作及成果为今后的实验及研究工作奠定了基础，对实际加工也具有参考价值。

17、8.期刊论文 武蕴馥.WU Yunfu 车削薄壁工件减振方法 -制造技术与机床2008,""(6)薄壁工件自身刚性很差,在装夹和加工中极易出现变形,加之刀具和切削用量选择不当,机床、夹具等刚性不足,都可能引起加工时的振动.若想彻底消除振动是非常困难的,但能采取相应的措施减小或消除局部振动是有可能的.9.期刊论文 席光裕.邓小炼 论某大型薄壁工件基准车削形状精度的工艺控制 -科技资讯2008,""(35)前后基准是某大型薄壁工件的设计基准,也是下工序前后机口的加工找正基准,这是该大型薄壁工件与前后过渡舱的安装联接基准.针对某大型薄壁超高强度钢工件前后基准由于形状精度要求高、结构刚性差、材料强度高,造成加工难度大,形状精度难于保证的问题,通过采取专用夹具装夹、时装央变形进行定量控制、优化的刀具材料和几何角度、合理的冷却方式、优化的切削参敖、较好的切削系统刖性等工艺措施来解决加工难题,保证形状精度要求.大直径薄壁零件由于存在加工过程中容易变形的特点,难以保证其