某安装座的加工与车床夹具设计

2015-09-14史献营

中国新技术新产品 2015年4期

史献营

（沈阳发动机设计研究所，辽宁沈阳 110015）

安装座是装在某设备上的基座，是过渡安装件，毛坯为1Cr18Ni9Ti的精铸件，如图1所示，形状不规则，加工测量有一定的难度。具有一定思考内容与想象空间的加工零件。找一种能保证安装座的加工质量，低廉的加工成本，高效率的加工方法是我们追求的目标。

1 安装座工艺分析

安装座形状不规则，结构特殊，安装座两端是圆盘形安装边，两端安装边之间有16°37’的夹角及0.94mm偏心，连接两安装边是不规则曲面且壁厚只有2mm。安装座的装夹部位只有两端的圆盘，按此件的结构形状在任何一种机床设备上加工都要设计工装。安装座虽然形状不规则但需要加工部分都是内外圆，加工两端圆的角度偏心等尺寸参数在机床上都难以测量，只有加工后用专用测具或三坐标测量仪测量。安装座是中批量生产。由以上分析安装座适合在数控机床、镗床和车床上加工。

2 工艺方案的制定

根据以上分析初步制定三种安装座加工工艺方案：

（1）钳划2端面余量线、基准B线-粗镗2端面-精镗Φ95端外圆内孔-精镗Φ122.5端外圆端面、Q面及10-Φ7.5孔-去毛刺。

（2）钳划2端面余量线、基准B线-镗Φ95端面-数控铣（五轴）-数控铣（五轴）-去毛刺。

（3）车-钳划基准B线-车-车-钳划基准B线-车-镗（10-Φ7.5孔）-去毛刺。

第一种加工方案，选择在镗床上加工，需要度盘和分度头，并且要设计工装，使安装座正确定位装夹，保证尺寸43±0.07与偏心0.94±0.1。此工艺方案优点是工序集中，在镗床上可全部完成安装座的加工。缺点是表面粗糙度Ra1.6难于保证，加工效率低，增加镗床占用时间。

第二种加工方案，大部分加工在数控铣（五轴）完成，也需要设计工装。而且数控铣需2道工序，2次装夹找正，并未发挥机床的长处。安装座的形状也不大适合在数控铣上加工，机床占用时间长，而且加工效率也不高，因单位仅有一台数控铣。

第三种加工方案，安装座大部分的加工面都是圆及端面，特别适合在车床上加工，需要设计工装，大部分工序在普通车床上加工，而且普通车床多，可多台机床同时加工。

图1

图2

图3

结合本单位的实际请况通过分析决定采用第三种加工方案。即能提高加工效率，又能降低成本，通过设计工装保证安装座的加工质量。以图2（a）叙述，第1工序，用车床软爪夹Φ97（毛坯）外圆，以M端定位，加工Φ97端面，端面留1mm余量。第2工序，如图1所示，钳工划基准B线，在Φ95端面外圆、M面、Φ122.5外圆、Q面、基准面A及不规则形面外端都划出基准线B。第3工序，如图2（b），在车床上装夹工装后找正Φ180外圆，全跳动在0.02之内。安装座以G面为基准用Φ62孔定位，工装D面与安装座Φ95外圆线对齐确定角向位置，用压板压紧安装座。加工Φ外圆及端面，保证尺寸5.5±0.3mm。第4工序，如图3（a），在车床上装夹工装找正Φ218外圆全跳动在0.02mm之内。安装座用端面为基准，以Φ外圆定位，角向位置安装座N面与工装D面线对齐。加工Φ95端面的外圆内孔等全部尺寸，为了提高第6工序的定位精度安装座尺寸Φ加工成Φ轴向保证尺寸8±0.3mm。第5工序，如图1所示，钳工在Φ95外圆及M面划基准B线。第6工序，如图3（b），在车床上装夹工装找正Φ32外圆全跳动在0.01mm之内。安装座以端面W为基准，以Φ定位，加工Φ122端外圆、端面的全部尺寸，其中43±0.07，测量2±0.02mm间接保证，其中给安装座定位误差及其他误差留有±0.03mm的预留量。第7工序，在镗床上找正Φ122.5外圆与端面，跳动在0.02mm之内，角向找正基准B线，加工10-Φ7.5孔。最后第8工序，钳工去毛刺，清理零件并标记。

3 车削工装的设计

车削工装用在车床上，首先要装夹方便牢固，有利于装夹在正确位置，方便找正。其次要零件定位正确，装夹牢固。使加工零件的轴心与车床主轴回转轴心重合。最后车床工装要加工容易。图2（b）是第三工序车削用工装，设计关键点是定位芯轴。心轴的前端6mm有1∶16.25的斜度，而且定位芯轴可以轴向收缩。因为安装座Φ62内圆是未加工表面，其内圆的大小圆度会有一定的误差，所以车削工装用定位芯轴的斜度与轴向收缩保证安装座Φ62内圆定位准确，消除误差。第四工序车削工装如图3（a），用安装座的加工外圆Φ与端面定位，只要正确给出工装相对零件的定位偏心0.94±0.1与斜角16º37′± 5′就可以了。以上2个工装对于偏心0.94±0.1与角度16º37′来说是粗加工工装，偏心与角度的公差可以大一些，有利于工装的加工制造。因为安装座偏心0.94±0.1与角度16º37′的误差，在第六工序的车削加工中可以得到纠正。因此第六工序的工装设计对于保证安装座的质量起关键作用，第六工序车削工装如图3（b），工装直接用安装座Φ内圆的端面与内圆定位，没有基准不重合误差。为了减小定位误差前工序安装座的已加工成Φ安装座的偏心在工装中设计为0.94±0.02。为保证安装座尺寸43±0.07，工装相应的设计尺寸为45±0.02如图3（b），测量2±0.02mm充分满足安装座的尺寸公差要求。