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筒環類零件車削加工夾具研發

添加時間:2020/05/29 來源:機床與液壓 作者:蔣亞杰 牛金星 李義龍
在日常生活中, 筒環類零件非常之多, 它壁薄, 外觀和尺寸精度要求較高, 用一般的夾頭 (如三爪卡盤) 很難達到要求。對于這一類小五金件來說, 用鋁材居多, 如日常生活中見到的相機鏡頭環就是此類零件, 如果三爪直接夾持, 則零件易變形。
  以下為本篇論文正文:

  摘要:在明確筒環類零件 (壁薄、外觀和尺寸精度要求高) 結構特點的基礎上, 結合數控車床的加工特點, 設計一套車削筒環類零件非常有效的夾具, 并以鏡頭環為例說明該夾具的優點、加工可行性及實用性。

  關鍵詞:筒環類零件; 數控車床; 夾具;

  Abstract:Understanding the structural features of cylinder ring parts those were thin wall and must have good appearence and demension precision, a fixture that could be used to process the part effectively was developed. Its advantages, the possibility of machining and the practicability were elaborated by an example.

  Keyword:Cylinder ring parts; NC Lathe; Fixture;

  在日常生活中, 筒環類零件非常之多, 它壁薄, 外觀和尺寸精度要求較高, 用一般的夾頭 (如三爪卡盤) 很難達到要求。對于這一類小五金件來說, 用鋁材居多, 如日常生活中見到的相機鏡頭環就是此類零件, 如果三爪直接夾持, 則零件易變形, 并且外觀易夾傷或者要分兩夾才能完成, 精度難以保證。這就迫切需要設計一種專用夾具來幫助生產, 既能保證質量又能提高效率。

  1、筒環類零件分析

  正如前面所述, 筒環類零件不但壁薄, 而且大部

圖1 鏡頭環示意圖 (具體結構及尺寸未標注, 此圖僅作為示意)
圖1 鏡頭環示意圖 (具體結構及尺寸未標注, 此圖僅作為示意)

  文中主要對車削部分進行研究, 即車CD紋部分和高光部分 (加工位置如圖2所示) , 正如圖1所分屬于外觀件, 要求較高的表面精度和外觀質量, 另筒環類零件又屬于裝配件, 又要求有較高的尺寸精度。作者以鏡頭環為例對筒環類零件進行詳細分析。如圖1所示, 該鏡頭環的壁厚只有1 mm, 總高度只有8 mm, 材料為A5052 H32, 該鏡頭環一般用以下工藝來完成:板料沖壓→噴丸 (噴砂) 處理→預陽極處理→車CD紋→陽極→高光→絲印→成品。經過生產實踐, 這樣的工藝設計可以使精度和外觀質量都能夠有效保證。示, 該零件所有徑向尺寸和高度尺寸均為對稱差, 且單邊均為0.05 mm, 總體來說要求也是比較嚴格的, 而且該鏡頭環屬于外觀件, 外表面不允許有任何壓痕和刮痕等, 且壁薄, 不能采用普通夾持的方法進行加工, 否則極易變形且尺寸公差難以保證;另圖紙中鏡頭環的內表面和正面大孔有同軸度要求, 由此是否可以采用非常規的方法來“夾持”零件進行加工呢?答案是肯定的, 下面作者設計一套能有效加工該五金件的夾具。

圖2 零件的主要切削位置
圖2 零件的主要切削位置

  2、夾具設計

  在機械制造過程中, 夾具是使工件有正確位置、以便于檢測和加工的一種工具, 按照其使用特點可分為:通用夾具、專用夾具、可調夾具和組合夾具。文中所設計的夾具就是針對鏡頭環而專門設計的專用夾具, 如圖3所示。該夾具的主要工作部件為活塞桿和彈性元件 (夾具體未畫出) , 活塞桿與氣缸相連, 彈性元件通過螺栓連接固定在夾具體即數控車床的主軸上, 當開始加工時, 活塞桿和夾緊元件一同隨主軸旋轉, 而夾緊元件的夾持端則經過線切割加工成4個部分, 以便于發生彈性變形夾緊工件。

圖3 夾具示意圖
圖3 夾具示意圖

  該夾具以端面作為定位基準, 將鏡頭環放入, 然后氣壓回路工作, 活塞桿后退, 此時由于活塞桿末端錐面的作用, 夾緊元件開始發生彈性變形, 直徑d變大, 最終鏡頭環被夾緊, 切削加工開始。夾具的工作流程如圖4所示。

圖4 夾具工作流程圖
圖4 夾具工作流程圖

  該夾具的主要設計要點在于根據鏡頭環用于定位的內徑d1合理地確定夾緊元件夾持端直徑d、活塞桿錐面角度α和活塞桿的后退距離l, 保證在初始狀態, 夾緊元件和工件有足夠的間隙, 以便放入和拿下工件;保證在加工狀態時, 有足夠的“夾緊力”即可。

  3、結束語

  不同于以往夾具“夾緊”工件的思想, 該類夾具設計巧妙新穎, 它針對特定零件 (筒環類零件) 的結構特點, 采用了一種“撐緊”工件的方法, 并且工件夾持方便, 加工的零件一致性好, 在實際生產中已經得到了廣泛的應用。但是這種鏡頭環夾具有個缺點, 那就是在生產過程中容易在線割位殘留廢屑, 會影響零件的位置度, 這樣稍不注意就會造成尺寸偏差, 但是在實踐中發現, 只要隔一段時間用氣槍吹一下廢屑, 就可以基本保證產品質量的穩定。

  此外這類夾具適應性強, 對于幾乎所有的筒環類和只要有“撐緊”位置的非筒環類零件, 都可以實現比較準確的定位和夾緊。針對不同尺寸的零件, 只要根據零件內徑d1重新確定夾具的d、α和l值即可。

  參考文獻
  [1]于駿一.機械制造技術基礎[M].2版.北京:機械工業出版社, 2009.
  [2]朱敏紅, 徐云, 王祥鑫.薄壁套的加工工藝與夾具設計[J].機械制造與自動化, 2012, 41 (4) :61-63.ZHU M H, XU Y, WANG X X.Processing and Fixture Design of Thin-walled Parts[J].Machine Building and Automation, 2012, 41 (4) :61-63.

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