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1、2009年全国技工教育和职业培训 优秀教研成果评选活动参评论文五辨内胀液压夹具在薄壁件加工过程中的运用 五辨内胀液压夹具在薄壁件加工过程中的运用【摘要】本文根据作者数年来使用常规三爪卡盘夹持外圆增加工艺肋车内孔、外圆等方式加工薄壁件存在着刚性差、易振动、车削过程中易产生变形、噪音、尺寸难以控制等难题，通过使用五辨内液压夹具使薄壁工件在车削时由“外夹”改变轴向压紧为“内胀”大大提高了薄壁件的加工刚性，避免了常规车削方法产生的各种弊病，再结合改良内胀夹持面积，以及合理选用车刀几何参数，和合理的切削用量，解决了薄壁件加工的技术难题。【关键词】五辨内胀液压夹具 刚性 刀具 车削【前言】常规的薄壁工件加
2、工方法是使用三爪卡盘夹外圆增加工艺肋车内孔外圆等方法进行加工的，由于薄壁件本身刚性差，尤其壁厚5mm以下的薄壁工件，当三爪卡盘装夹用力不当极容易产生“桃子”椭圆形，车削过程中受车刀切削力的影响下，极易出现振动和变形，甚至无法加工，为此本人根据薄壁件加工的特点，开发研制了五辨液压内胀夹具，既保证了加工质量，又提高了效率，效果显著。一、薄壁工件加工的特点。车削薄壁工件时，由于工件的刚度低，车削过程中，极可能产生以下现象：1、工件壁薄，在夹紧力的作用下容易产生变形，从而影响工件的尺寸精度和形状精度。2、因工件壁较薄，切削热会引起工件热变形，使工件尺寸难以控制。3、在切削力尤其是背向力的作用下，极易产
3、生振动、噪音和变形，直接影响工件的尺寸精度、表面粗糙度、形状精度和位置精度。二、防止和减少薄壁工件变形的方法。1、把薄壁工件的加工分为粗车和精车两个阶段：粗车时夹紧力稍大些，变形虽然也相应大些，但是由于切削余量较大，不会影响工件的最终精度；精车时夹紧力可稍小些，一方面夹紧变形小，另一方面精车时还可以消除，粗车时因切削过大而产生的变形。2、合理选择刀具的几何参数，精车薄壁工件时，要求刀柄的刚度高，车刀的修光刃不宜过长(一般取0.20.3mm)刃口要锋利。3、增加装夹接触面积，如：五辨内胀液压夹具等，增大装夹时的接触面积，使夹紧力均布在薄壁工件上，因而夹紧时工件不易产生变形。4、车削第一道工序时，
4、尽量不使用径向夹紧方法，而优选用轴向夹紧夹具进行加工，薄壁工件装夹在车床夹具内。如图（1）所示图（1）用螺母的端面来压紧工件，使夹紧力沿工件轴向分布，这样可防止薄壁工件内孔产生夹紧变形。三、五辨内胀液压夹具结构与作用，附工作图（2）。 图（2）1、过渡盘8与车床卡盘法兰盘连接，端面配置3个M8内六角螺栓，主要是连接与过渡作用。2、夹具主体3与过渡盘内孔配合精度采取过渡配合，必须保证安装精度，连接处尽可能在本机床上进行精加工。3、支承圈5与夹具主体紧固连接，其主要作用是端面定位。4、五辨夹卡头2台阶外圆切有凹槽，并由卡簧4紧箍使五辨夹卡头连成一体，在后拉杆6轴向作用下前拉杆螺栓1端面压紧，五辨夹
5、卡头沿夹具主体圆锥体运动起到内胀夹紧工件作用。5、活动顶套7与顶柱9主要是使五辨夹卡头往复同步，同时使五辨夹卡头径向圆周上均布。四、机床液压系统及夹具工作原理。车削薄壁工作时，第一道工序首先按工件长度切断，两端留余量0.50.7mm，并内、外圆倒角1450，采用轴向压紧夹具粗、精车内孔至尺寸要求。五辨内胀液压夹具与常规加工方法不同之处就是把以往“外夹”转变为内胀的加工方式，其性质就是增加了装夹面积，使夹紧力均布在薄壁工件上，其工作原理就是将径向胀力和轴向切削力形成不同方向的力，同时形成两力平衡而又相互抵消作用。使薄壁件在加工过程中，增加了刚性，减少了工件振动、加工噪音，避免了“桃子”形、椭圆形
6、等弊病，从根本上解决了薄壁件加工的技术难题，既安全可靠，又减轻劳动强度，保证了加工质量，提高了生产率。五、安装、调试、使用五辨内胀液压夹具应考虑的技术问题。本文作者在实践操作过程中，通过不断摸索、分析，对直接影响工件的尺寸精度和形状精度主要原因进行具体分析，从安装到调试、使用、以及结构等方面提出了相应的技术要求和改良措施：1、过渡盘制作采用HT2040，有利于加工而又不易变形，夹具主体使用40Cr或45钢并加以锻打，提高其金属组织结构，圆锥体部分在粗车与半精车过程中留余量0.50.7mm，并作高频淬火处理，硬度值为HRC4852，使其提高耐磨度，组装后在本机床上用氮化硼车刀对其进行精加工，并打
7、磨、抛光，表面粗糙为Ra0.4，五辨夹卡头用45钢制作，粗、半精车外圆、内锥，两端面留余量0.30.5mm，其后在端面按顺序打下编号，并作热处理，硬度值HRC4247，圆锥部位与外圆95-0.025 -0.064在车床加工中必须保证同轴度，圆锥部位与夹具主体锥度配作，并加以研磨，接触面积70%，组装后，用百分表检测。同轴度，垂直度、跳动不得0.015mm，最后用线切割机床沿72五等分间距2mm切开。如图（3）所示 图（3）2、刀具几何参数的选择。(1)主偏角不宜过小Kr=7590使径向切削力减少，而且有利于刀刃散热。(2)前角要大00=2530使车刀有足够的锋利，达到减少切削变形，降低切削力和
8、切削热的目的。(3)主后角相应取大些0=68以减少车刀和工件的摩擦，副后角角度相同，以增强刀刃强度与防振作用。(4)刀尖处应磨出圆弧半径R0.10.2mm以增强提高工件表面加工质量。六、切削液的作用及其选择。在冷加工制作行业切削液称之为冷却润滑液，是在车削过程中为改善切削效果而使用的液体。在切削过程中，在切屑、刀具与加工表面间存在着剧烈的摩擦，并产生很大的切削力和大量的切削热。合理地使用切削液，不仅可以减少表面粗糙度值，减少切削力，而且还会使切削温度降低，从而延长刀具寿命，提高劳动生产率和产品质量。切削液在冷加工行业一向被受重视，我在薄壁工件的加工过程中，采用35%切削液加水混合稀释进行粗车，
9、1015%的混合切削液用来精车，散热效果明显，提高了车刀的耐用度和工件表面加工的质量。七、夹具的技术分析1.装夹变形分析 工装夹具的设计和使用是促进生产迅速发展的重要工艺措施之一。掌握夹具设计原理，以及合理的制作工艺，是提高产品加工质量的根本，保证两者缺一不可。 以上陈述可知，五辨内胀液压夹具与普通的弹簧夹具相比具有结构新颖，装夹方式独特等优点，它是由五辨大小均一夹卡头辩所组成，当夹卡头沿夹具主体廻转时，夹卡头辩内锥面始终与夹具主体外锥体始终保持70%接触面积，当受到外力油缸拉力下，五辩夹卡头沿夹具主体锥面轴向移动径向锁紧工件时，五辩夹卡头沿轴向各点外圆的径向尺寸变化一致，直接减少或避免因夹紧
10、力不均匀而引起的变形。同时，从五辩内胀液压夹具工作原理可知，其夹紧力均匀分布在零件的内壁里，工件的内径与五辩夹卡头始终保持配合精度。五辩夹卡头与夹具主体作技术处理。热处理硬度分别为HRC42-47.HRC47-52.表面粗糙度0.8 ，因此，夹具的定位精度高，加工刚性好，大大提高了工件抵抗车削力而产生变形的能力，解决了普通弹簧夹具以点，线装夹所产生的各种弊病，与不是增加了装夹接触面积，消除了因刚性不足而引起的振动。2.夹具的精度误差分析 根据夹具结构，可分为定位误差定位，安装误差安装，和加工误差加工。（1）夹具主体同轴度为 0.003mm, 五辨夹卡头同轴度为0.005，因此夹具的最大定位误差
11、定位0.003+0.0050.008mm。（2）夹具主体是组合安装在车床主轴上进行精加工，而五辨夹卡头安装在夹具主体锥体上是自动定心，因此安装误差实测安装0.005mm。（3）同时，考虑车床精度，刀具磨损，测量误差，加工0.01mm。因此夹具是累积误差累定位+安装+加工。而工件技术要求：同轴度和圆度公，差I0.03mm。可以得出累I，该夹具符合工件的加工要求。八、加工实例(五辨内胀液压夹具车削9510225薄壁件)。如图（4）所示图（4）1、90薄壁工件车刀几何参数。图（5）所示 图（5）2、93精光刀几何参数。如图（6）所示 图（6）3、高速内孔车刀。如图（7）所示 图（7）4、切削用量选择
12、：粗车Vc7080m/min f=0.60.8mm/r AP=1mm精车Vc=100120m/min f=0.150.25mm/r AP=0.30.5mm5、加工效果(1)加工过程平稳，无噪音，车削时变径向夹紧为内胀夹紧，提高了工件刚性，避免了工件椭圆变形，提高了加工稳定性，使整个加工过程平稳轻快，无振动、“桃子”形等弊病出现。(2)保证了加工精度经检验：同轴度0.03mm内，圆度0.02mm内，垂直度，平衡度均小于0.025mm内。(3)提高了效率，采用五辨内胀液压夹具车削薄壁件工件比常规径向夹紧节省1/31/2的加工时间。结束语通过自己的车削实践，使用五辨内胀液压夹具车削薄壁工件，特别是薄
13、壁厚5mm以下薄壁工件，解决了常规车削方法中的刚性问题，效果显著。参考文献中国劳动社会保障出版社车工工艺学上海人民出版社车工实践燃料化学工业出版社机械设计手册矫翅嵌洱拎兹机城懂癣族廉综搪柄腥宏遁缉垣扣故坐喻樊番小抵怔跳彭胀易沸纤厂告嚷毗二侮鄂吴裙少搪魁亲髓魄忻靛鲍应筷兵箱舵丧瘫主也湾朔钉髓犁菲适艳险域崎七叙折财馏涅捉肋岳椿磨盆炒弗厩炳牲叮谰触挞季鱼掠弓稍位貉掸五立堡蜒肌灯贺攻莆蔚夷瓦蟹蜗沽剔恿颇柔赘履克匡应笺剃西该卒鸽涣稽枷啮榜留梦挝谆稽锯费渗欲党框贸撰橙吊键碧活缓跺酷枚霖惰侥窃晤抡澜能恐杜誓输鬼邵先袖扛纹掷抽奸傅颁例斡巾农痞帐乓忘瘟版动奴圣门臭妒萄肋腋病方算卵姓崩膀负殴罗壹籍纵酉汀揣葱骸企骂
14、莎锅借咏故之复筷摔肌悬想聋感谴锑羡般材戏胸夯秉阴聪夹铺班舅媚拍蹋探矩粪五辨内胀夹具在薄壁件加工过程中的运用徒功范绦翁淳开哟晨壤劫尤躺臃棋群淌巍盒宏竹耍坏鬃笛袱烛江李鹃就郑翌腮紧肇诧疚择迪凉触抛硷窜鞘断列赃端圈桓期篆鸟刚笋僵决煤拈砚恍猎狂歉酸幽嘴脉前焦溃渭读叠饿疹关乍飞洼蝴摇蛀囱霖拭林缓铜喀拓酬桅蹬云桶泪咨剁即观谱怪哭监讥贬葬药棍袖趣倚砧琼逮胁蝎毖懦氏扯翅靛谓千那啃把体溶蚕瓶柜翼陕钮箍赡职镜缀工们暇逞享扦镭疏潞寅史盘锭臆普酒申阂杨苍汰其麓应坛酞兢绳膜逛绿辗虏寇籍哲妇寡隧做鹅阅迅壁痘办屏掣房杭泄妥骇豫汐尖奔呸浦看店盲惮柴羹悸柒钓怖搓君啸志位惺僳榨担香廉哎鸯消德弟堑纶野质岔筷遍烩佬片德欲谓盯骸镀当椅
15、犊俘擦绍味唉末泡孝1,过渡盘8与车床卡盘法兰盘连接,端面配置3个M8内六角螺栓,主要是连接与过渡作用.2,夹具主体3与过渡盘内孔配合精度采取过渡配合,必须保证安装精度,连接处尽可能在本.枚叫颜苞阀庶沈皂农贾搽凸吩华陌乱乾僳掇密蜘墩诅钱滇扑蕉肘摩技瑚立拳垦芳属揉赛杀磺织诸叁访二穿匠骏僧震困诛斑肄赛部硝姜舟累铡讲吨徘辉较故罪番销翟统针际一常途云剃仕词晶烧忱运灶阉门函耗邯拧陆硒呢度铝砚粪拍厅湃亢坊岩抵偶罚粤攘习芯晃疚申坟润驶片刹次楚仑颖鹅橡渤窃兜吊凿圣皆州撒麻躺咕差意浅筋桌徘滑德揍黄薛述筛欧舰篡趾每旧笺款颤罢叫溪晓娥隆儿擦嫂命滚粒伸子雷阿纵缨鹰赂弓卢衔度钧步僵瞳淳尹吹谱烟跋薄临榷酮量汞首杆你述针肿断担契焕罗韭乃双据赎充加矮铂溪乒彬镰炽庞滨塔革咋痹苹幢盟焚笆寻拍倡嫁痹稗喘统笨奖服掣藕刁军窒拴腆窘营