典型薄壁零件在数控车床上的装夹与加工

刘源++肖建英

摘 要：薄壁零件在装夹和加工会存在较大的变形，很难保证零件的尺寸和形状精度。针对这一特点，我们结合在数控车床上的装夹与加工根据经验设计出了一套简单实用的夹具，通过实践该夹具解决了在加工中产品变形的问题，保证了产品的尺寸和形状精度。现就该产品的加工方法和夹具设计进行相应地阐述。

关键词：薄壁零件；专用夹具；装夹；加工

中图分类号：TG519 文献标识码：A

薄壁零件在使用中由于具备重量轻、节约材料、结构紧凑等优点，因此广泛应用于各工业生产部门。虽然在使用中存在众多优点，但是薄壁零件在生产中却存在着诸多棘手的问题，由于零件的壁薄，在夹紧力的作用下容易产生变形，影响零件的尺寸精度和形状精度；在切削过程中产生的热量无法即时排除，容易产生热变形，尺寸精度难以控制；在加工过程中由于刚性差容易产生震动，影响零件的表面粗糙度；检测过程中由于检测的时候会产生一点径向力，容易使零件产生变形影响尺寸精度。因此如何提高薄壁零件的加工精度将是制造业界越来越关心的问题，本文结合实际的产品加工就解决薄壁零件加工出现的问题从夹具设计和加工参数选择两大方面进行分析，给该类型零件的加工提供一点参考。

2015年11月本校实习工厂接到一批定单（选用的设备是广州数控系统GSK980T的数控车床）。需要进行500件如图1所示产品的生产任务。经过分析该产品是一个典型的属于45号钢的薄壁类零件，其壁厚为4mm，前段70mm长处的螺纹壁厚只有2mm。在如此薄的产品上加工M120×1.5的螺纹存在非常大的难度。为了提高产品的合格率，我主要从专用夹具的设计方面考虑，设计出一套适合拆装，同时保证加工过程不产生变形的问题着手，在加工中选择合理的切削用量，经过实践证明，该方法保证了产品的加工质量，达到了生产的要求。

一、夹具设计及说明

由于工件壁薄，刚性较差，如果采用常规方法装夹工件，即采用加铜片直接夹工件将会受到径向力和热变形的影响出现产品变形，很难达到图纸的设计技术要求。为解决此问题，我们在实际生产中设计出了一套适合该产品加工的专用夹具，如图2所示。

在专用夹具图中，件1为夹具主体，材料为45号钢，左端圆柱体为装夹部位，通过T型阶梯在三爪卡盘处进行定位，右端是直径为φ111mm的外圆、内部为莫氏3号锥度孔的薄壁圆筒，该锥度的长度为150mm，在圆筒上开有4mm厚的开口槽（该槽一直开到夹具主体的台阶处）以增加装夹时的张开力；件4是拉杆，材料为45号钢，左端是M24的螺杆，右端为M40的外螺纹，通过中间处的台阶定位，再使用M24的螺母把拉杆锁紧在夹具主体上；件3是定位销钉，该销钉的直径为φ9mm，在装夹时起周向定位的作用；件5是锁紧螺母，该锁紧螺母左边是莫氏3号锥度，内部是一个M40的内螺纹，用于拉杆的螺纹配合使用，右边是六角螺母用来拧紧和松开锁紧螺母，起到拆装产品的作用。

二、切削参数的选用

1.直径为φ112mm的内孔粗车时，主轴转速为500r/min，进给速度为F100～F150mm/min，留精车余量0.2mm～ 0.3mm。

2.直径为φ112mm内孔精车时，主轴转速为1200r/min，为取得较好的表面粗糙度选用的进给速度为F90～F100mm/min，采用一次走刀加工完成。

3.直径为φ120mm和φ200mm处的外圆粗车时，主轴转速为500r/min，进给速度F100～F150mm/min，留精车余量0.3mm～0.5mm。

4.直径为φ120mm和φ200mm处的外圆精车时，主轴转速为1600r/min，进给速度F140～F150mm/min，采用一次走刀加工完成。

5.M120×1.5处的螺纹加工时，主轴转速选择800 r/min，选用G76指令来加工，第一刀的切削深度为0.4mm，选用斜进法加工，留精车余量0.1mm，分两次走刀完成加工。

三、加工时的几点注意事项

1.工件装夹时，力度要适中并关好防护门，防止车削时打滑飞出伤人和扎刀。

2.在车削时使用适当的冷却液（如切削油和乳化液），能减少受热变形，使加工表面更好地达到要求。

3.内镗孔刀采用机夹镗刀，缩短换刀时间且无须刃磨刀具，具有较好的刚性，能减少振动变形和防止产生振纹。

结语

通过该夹具的使用和产品加工中各参数的选择，较好地解决了加工过程中精度不达标的情况，该夹具的设计不仅减少了工件的装夹和校正时间，也减轻了劳动者的劳动强度，达到了提高生产效率的目的，经济效率比较明显。本文所介绍的方法，虽然只是针对某一具体的薄壁零件所采取的加工措施，但是也给相类似产品的编程与加工提供一个方法借鉴。

参考文献

[1]蔡昊.薄壁零件加工中的超薄筒状零件加工技术分析[J].科技创新导报，2015（32）：10-11.

[2]张雅琼.薄壁零件车工夹具设计[J].中国高新技术企业，2010（12）：35-36.

[3]丁彩平.车削薄壁零件的弹性夹具设计[J].机电工程技术，2005（12）：85-86+102.