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支承套零件的加工工艺及夹具设计
支承套零件的加工工艺及夹具设计，这是关于零件加工的技探究，送给各位数控毕业的毕业生，欢迎大家借鉴!
摘要：文章就支承套零件特点和加工难点展开了论述，并针对零件的加工制定了具体的加工工艺分析和夹具设计，为支承套类零件的加工提供了理论依据和实践基础。
关键词：支承套;加工工艺;夹具设计
支承套类零件在机械工业中有着广泛的应用。但是，由于支承套类零件一般壁薄、直径大，且长度较长，属于薄壁筒类零件。该类零件自身结构的特点使得其装夹和加工都相对困难。由于工件的刚性较低，在加工过程中的夹紧力和切削力作用下，容易产生振动和变形，影响工件的尺寸精度、形状位置精度和表面加工质量，难以达到预期的加工要求。而目前传统的支承套类零件的加工工艺和夹具仅适用于单件或小批量生产，难以满足机械工业对于支承套零件大量的需求。因此，研究并改进支承套零件的加工工艺和夹具设计具有重要的理论和实际意义。本文针对支承套零件的加工和装夹难点，对该类零件的加工工艺和装夹夹具进行了分析和改进设计，旨在实现支承套零件的大批量和高质量的生产，提高生产效率和经济效益。
1 支承套零件的结构与工艺性分析
典型支承套零件如图1所示，属于薄壁台阶套环。该零件材料为45钢，毛坯为锻坯，在粗加工之前采用正火热处理。从图中可以看出，该支承套零件有两处外圆，直径分别为50mm和56mm，内孔直径为44mm，长度为60mm。其中，台阶长度4mm。以内孔中心线为基准，两处外圆对内孔的同轴度误差为0.02mm。
两处外圆以及内孔的表面粗糙度要求均为Ra1.6。此外，外圆还有圆度要求，精度为0.02mm。
从设计图中来看，该支承套零件的形状精度和表面加工质量要求均较高，但其壁厚却只有3mm。这就意味着零件在装夹加工过程中，夹具的夹紧力和刀具的切削力都对零件的加工精度有着较大的影响。由于壁厚较薄导致零件刚度低，易产生振动和变形，零件的加工质量难以达到预期的精度。
目前针对这种薄壁支承套零件的加工主要有以下三种常用方法：
(1)一次性加工成型。其一般的工艺流程是先去除毛坯工件的外圆和内孔余量，使工件的外圆和内孔尺寸与设计尺寸保持较低的加工余量，即粗加工过程。然后进行半精加工，减小刀具的进给量和进给速度，使待加工表面留有均匀的加工余量，为零件的精加工做好准备。最后对工件进行精加工，使零件达到设计的尺寸精度和形状精度。从现场实际加工情况来看，支承套零件的精加工阶段是最难掌握的工序。由于此时工件的刚度已经很低，容易在刀具车削力的作用下产生严重的让刀现象，进而产生震刀现象，影响工件车削的精度，甚至无法顺利进行车削加工。
(2)可涨芯轴撑内孔车外圆加工法。这种方法采用可涨芯轴来加工工件的强度和刚度，以保证外圆车削的精度。但是，由于支承套零件对于内孔尺寸的尺寸精度和形状精度都有较高的加工要求，而可涨芯轴的作用力却不是完全精确可控的。不均匀的可涨芯轴作用力会导致零件内孔的变形。
(3)塞堵头夹外圆车内孔，配合堵头顶中心孔车外圆加工。这种方法是先将内孔加工到设计尺寸，然后将顶尖装入零件内孔带有中心孔的堵头中，另一端夹持外圆。这种加工工艺对于堵头外圆和中心孔的同轴度精度要求较高，在实际加工实践中容易出现壁厚不均匀和扭曲变形等现象。
由零件的结构与加工工艺分析可见，传统的加工工艺并不适于加工支承套零件。
2 加工工艺和夹具的改进设计
基于上述零件的结构与加工工艺分析，本文设计了所示专用车夹具。夹具的圆柱侧面铣出通槽，右侧端面安装压板6和挡板10。工件装夹时，通过压板使工件2的右端面与夹具轴向压紧，而其左端面则与可换套紧密贴合，其外圆则与可换套的内孔配合。为了防止可换套在加工时与工件产生相对转动，在可换套外圆柱面铣出通槽，配合紧定螺钉3周向固定。装夹完毕后即可进行工件的切削加工。加工工序完成后，松开螺母8。工件装夹较紧时，采用辅助橡胶棒或铜棒穿过夹具外圆的通槽老敲击工件的左端面来拆卸工件。可换套与工件的配合精度在长期重复装夹使用中逐渐降低，这时可以采用类似的拆卸方法拆除受损可换套并及时更换。这种夹具设计不仅可以提高工件车切削加工时的刚度和强度，且工件的装夹和拆卸方便，提高了工件的加工效率。实践证明，在支承套零件的加工中采用这种专用夹具，既可以保证零件达到设计的加工精度要求和质量要求，又可以提高生产效率，进而提高企业的经济效益。
针对这种专用夹具，本文设计了支承套零件的加工工艺流程。其基本流程是：先将工件外圆加工到设计尺寸，再采用上述专用夹具车削内孔。工件的外圆车削采用传统加工方法进行，经过粗加工、半精加工和精加工工序达到设计尺寸和精度。在此基础上，采用专用夹具装夹工件，进行内孔的加工。为了确保工件达到设计加工精度，专用夹具可换套与夹具内孔应保持较高的配合精度。由于外圆的加工精度很高，从而易于实现内孔与外圆的同轴度要求。而专用夹具弥补了工价加工内孔时刚度和强度较低的缺点，使得工件受力较为均匀，杜绝了让刀、震刀现象的出现，从而保证了工件的加工精度和加工质量。
本文针对支承套零件的结构特点和加工难点，分析了其加工工艺流程。在此基础上设计了专用夹具和配套加工工艺。实践证明，支承套零件的加工精度可以达到设计要求，且加工质量稳定。采用专用夹具加工，工件的装夹和拆卸方便，工作效率高。夹具良好的可换性既保证了零件加工质量的稳定，又降低了夹具成本，易于实现支承套零件的大规模生产。
参考文献
[1] 陈平，郑贞平.薄壁缸体零件加工工艺和夹具设计技术的研究[J].无锡职业技术学院学报，2008.
[2] 施勇成.薄壁壳体类铝件的数控加工[J].南通职业大学学报(综合版)，2006.
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