巧用工装在车床上加工方形体工件

■ 苏州圣科阀门有限公司 （江苏 215000） 刘安明 季 飞 张卫兵

现在大多数机械制造行业的企业都装备了先进的加工设备，这充分体现出我国的制造业水平得到大幅度的提升。但是，这里也存在一些需要企业自身解决的问题，我们企业在加工一批阀体工件时就遇到过这样的问题，工件如图1所示。按工艺要求将圆柱体加工成方形体后制作成阀体，当时没有高效率的适合加工方形体的设备。在这种情况下，没有增置设备，也没有依靠外部力量，而是在工艺、技术、设备和工装上想办法，经研究提出一套利用工装在普通机床上加工方形体工件的方案，现总结如下：

（1）工艺分析：图1阀体工件由圆钢下料成毛坯，在没有合适设备情况下，先将工件处圆（方形体加工前的尺寸）及一端面加工好，然后加工另一端面并保证图1中45mm的尺寸，即先加工出工件的长度尺寸。然后在数控加工中心机床上加工出图1中φ40+0.05+0mm的孔、φ50mm的台阶及φ14mm均布通孔，至此，加工方形体前所要加工的工序已加工完毕，因为可以利用φ40+0.05+0mm的孔、φ14mm的孔定位以加工出方形体。所以这两道工序很重要，在工装上起到关键作用。经过上述工艺分析后，制定了工装的制作方案。

图1 工件

（2）工装的制作：工装要保证产品质量、提高工效且经济方便，最主要的一点是要加工出工件。工装的组成如图2所示。工装的材料为45钢，下料后经热处理工艺处理以提高材料的强度。夹具体上部加工成四方体，下部为圆柱体。

四方体可装夹4个工件体现其高效性。首先加工出适合车床夹持的圆柱体及端面部分，并在端面中间打1通孔（工艺孔），可用来支撑回转顶尖和加工夹具体其他工序用。然后加工另一端面并保证两端面平行度达±0.2mm，以保证夹具体的精度。当上述工序做好后，数控加工中心机床加工其余部分尺寸，在夹具体中心孔即工艺孔中放入螺钉和压板，用螺母将夹具体紧固在工作台上，先加工出夹具体4个面，然后按图1中φ40+0.05+0mm孔、φ50mm台阶及φ14mm均布孔的尺寸，在夹具体4个面上加工出相应的孔。φ14mm的孔可放定位销，限制工件方向的自由度（φ14mm的孔可按工装设计打两个孔即可），φ40+0+0.05mm的孔放定位套，用来限制工件中心的自由度，同时在φ40+0.05+0mm的孔中加工出螺钉底孔，以安装螺钉，用来加工下道工序固定工件用。

在制作φ40+0.05+0mm孔时，要注意该孔中心到夹具体端面的尺寸，以保证装夹工件和加工过程的一致性。如φ40+0.05+0mm的中心尺寸到夹具体端面最好在39mm，工件高出端面1mm，给加工和测量带来极大地方便。夹具体制作完成，再加工夹具体上的辅助零件，如图2所示，这时工装全部制作完成。工装制作完成实体如图3所示。

（3）工件加工：夹具体装夹在车床上经试运转（从低速到高速）一切正常。在两个φ14mm孔中安装定位销起限制工件方向的定位作用（在实际加工过程中后来只安装了1个定位销，虽然装夹工件少了1个定位销，但提高了装夹工件的效率，仍达到限制工件自由度的目的，满足装夹工件的要求）。在φ45+0.05+0mm的孔中安装定位套和螺钉，放入工件和垫片，用螺母紧固工件，限制工件2个自由度，保证工件整体装夹安全。

工件装夹好后可用回转顶尖顶住夹具体，以保证工件加工过程中更平稳安全，如图4所示。当4个工件装夹好后，操作者要再仔细检查一遍工件是否装夹完好。加工时，4个工件同时加工1个面，相当于1次加工1个工件，体现出高效的特点。因为这是断续切削车床，主轴转速可以适当调大，使工件形成1个整体，走刀速度可以减缓。车刀选用45°角，有利于切削。

图2 工装组图

图3 工装实体

在加工过程中，走刀顺畅切削干脆，工件安装牢固，没有出现松动等不良现象，夹具在回转顶尖支撑下转动平稳且装夹牢固。当工件1面加工好后，松开螺母取下工件重新安装好继续加工另1面。反复几次后，工件4面全部加工好，1个完整的四方体工件加工完成，经检验完全符合图样要求。通过实际生产证明该工装利用普通车床加工方形体完全适用，整套工装刚性好，是1种高效率加工方体工件的方法。

图 4

（4）在没有专用和高效率加工方形体工件设备的情况下，利用工装在现有的普通车床上加工出方形体工件，在没有外部力量和增加设备的情况下顺利的完成了生产任务。通过生产实践证明该套工装操作简易、设计合理、效率高及可行性强。希望给同类生产设计提供借鉴，共同进步。

[1] 蔡春源，汪恺．机械设计手册[M]．北京：机械工业出版社，2000．