在分析護線盤零件結構特征的基礎上,設計了其加工的工藝方案,提出了后續工序加工中 防薄壁變形的工藝問題,設計了彈性內脹夾緊以及引線槽側立銑削加工的簡易夾具,并就 其設計制作的要點進行了分析說明,有效地保證了實際加工的需要。
一、護線盤零件車銑結構特征及工藝分析
圖1所示為某電子秤用護線盤零件,是繞放電 磁線圈用的骨架護盤。該零件材料為2014鋁合金, 加工性能良好。零件主體呈回轉結構,形狀雖不復 雜,但尺寸精度要求較高,其盤腔內壁與磁芯有間隙 配合要求,線圈繞放槽部位為薄壁,壁厚約0.85mm。 除回轉主體結構外,還有底盤盤面上的孔系,且線圈 槽至底盤間還開有一寬2mm的引線槽。
從結構形狀來看,該零件主體的回轉結構應以 車削加工為主,基于尺寸精度考慮,需通過粗、精車 實現,且因其有薄壁結構,需采取防變形的工藝措 施,宜在精車時采用彈性內脹夾具;底盤上的孔系及 引線槽則需要通過鉆銑加工實現,由于引線槽口有 幾處R0.5的圓弧轉角且與孔系不在同一加工方向, 若采用工序分散的安排,則鉆銑應在兩次裝夾下完 成,并需考慮裝夾中如何保證位置精度的問題。
二、零件車銑加工工藝方案的確定
根據上述分析,除盤面孔系及引線槽需用銑削加 工外,其余均可用車削加工完成,零件總體工藝安排 見表1所示。第一道工序可先用中45的長棒料粗車內外輪廓后精車內腔至尺寸,最后以車槽方式粗車左 側小柱臺并切斷分離;繞線槽部分可根據所選用的車 刀副偏角大小自然形成錐度角過渡,各處留足精車余 量。后續幾道工序均可用已精車出的中37.75的內腔 作定位基準,以彈性內脹式夾具裝夾,避免薄壁變形 的產生。底盤盤面孔系和周側引線槽因加工方位呈正 交狀態,需要作兩次裝夾的分散工序進行。
在工序組合方面,外輪廓粗車、內腔粗精車、切 斷分離組合為一個工序;若使用車削中心,則后續外 輪廓精車及軸向孔系加工、徑向引線槽的銑削加工 可組合在一次裝夾中實現,這樣還可節省夾具的數 量、簡化夾具結構,避免工序分散時,對銑引線槽的 工序需添加定位元件單獨制作夾具的麻煩。
三、車銑加工的夾具設計與制作
以上工藝安排中,除第一道工序直接采用自定 心三爪卡盤裝夾外,其余幾道工序均需要設計制作 專用夾具。
(一)彈性內脹式簡易夾具
如圖2所示是針對薄壁加工設計的簡易彈性內 脹夾具。夾具本體的一端做成彈性楔套的形式,由線 切割割出6個開口槽至變形區段分隔孔孔口處。鎖 緊螺母時,楔頭拉桿的楔頭迫使彈性楔套向外擴張, 從而將工件夾緊。松開螺母時,彈性楔套復原,工件 即可取出。夾具本體可直接裝夾在三爪卡盤上,小批 量時,可用扳手從卡爪縫處鎖緊螺母,大批量時可與機床液壓夾緊裝置連接實現機動夾緊。
為保證夾具使用的可靠性,夾具設計制造應作 如下考慮:
1.夾具本體的彈性楔套內斜面和拉桿的楔頭應 按配合要求磨削,且錐度不能太小。
2.夾具本體的彈性楔套部位應淬火以保持彈性。
3.彈性楔套安裝工件的外圓面應精車或磨削,且 在自由狀態下應比零件內腔壁尺寸小0.15~0.2mm。
4.彈性楔套安裝工件的高度應比內腔壁深度小 0.5mm,為盤面通孔鉆銑加工預留過通量。
5.為便于線切割加工,彈性楔套開口槽宜設計 為偶數的4?6個,開口槽寬0.8mm,且前端應開設相 應的變形區段分隔孔,以控制彈性楔套的變形區域。
該彈性內脹簡易夾具可用于精車工序、盤面孔系 鉆銑加工工序(在數控銑床工作臺上安裝三爪卡盤 后再夾持此夾具);若選用車削中心,則可將精車、孔 系加工和引線槽銑削的幾個工序集中,用此夾具在 一次裝夾下先后完成全部后續加工內容,孔、槽的相 互位置關系可由程序控制。
(二)引線槽銑削夾具
由于引線槽銑削與盤面孔系加工的下刀方向是 正交的,在沒有軸向銑削和徑向銑削相互兼顧的車 削中心的情況下,引線槽銑削和盤面孔系加工必須 分兩道工序實施。若使用帶臥式三爪卡盤的數控銑 床,可直接在上述簡易夾具的彈性楔套添加1?2個 定位銷,以盤面孔系加工的某孔定位夾緊后實現引 線槽的銑削加工,如圖3所示。由于彈性楔套有 0.15~0.2mm的擴張量,定位銷應按05.8設計,夾具 裝調時將兩銷面用表調至水平即可。若擬將定位銷 設置在楔頭上,則楔頭和夾具本體間應制作定位鍵 和鍵槽,以防楔頭拉桿相對夾具體旋轉變位而影響 引線槽在零件上的位置。
在立式數控銑床上小批量生產時,也可設計如 圖4所示簡易夾具。定位心軸由螺、銷釘固定在夾具 本體上,同時,定位銷還用于對工件的定位,定位心 軸的外圓面及定距深度按工件尺寸配作,工件通過 2個夾件螺釘鎖定在定位心軸上。由于每次裝卸工 件時都需要拆卸夾件螺釘,因此該簡易夾具并不適 合大批量生產使用。
四、結語
以上護線盤零件雖然結構特征較簡單,各工序 的加工內容也不復雜,因其涉及到車銑綜合加工的 要求,既可采用車銑分離也可采用車銑復合的工藝 方案,若采用具車銑復合功能的車削中心,則工序劃分可大大簡化,所需夾具的用量也相對較少。由于薄 壁結構特征的存在,無論車銑分離還是車銑復合,采 用彈性內脹式夾緊的徑向施力方式,對預防變形是 較好的解決辦法。本文基于該零件的生產實踐,介紹 了所用簡易彈性內脹夾具的設計制作要求,同時也 就車銑分離加工時對其中引線槽側立銑削加工所用 簡易夾具做了簡單說明,僅供大家參考。