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薄壁管壳加工不变形,看看怎么做到的

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发表于 2023-5-9 09:46:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
高精度薄壁零件尤其是对连接产品的薄壁管壳工件进行加工时,消除定位、装夹变形的技术一直困扰技术人员。一般认为采用心轴定位夹具,分多次装夹零件压紧,弹性心轴定位夹紧零件,软爪径向夹持零件的方法较为可行。
▲ 一种心轴夹具
但由于管壳零件壁薄,尺寸精度要求高、几何公差要求严格,必须要一次装夹完成零件加工,在弹性、径向夹持力的作用下,零件加工后会产生弹性变形。因此下面分享一种消除加工夹紧力变形的工装设计,能较好的解决薄壁管壳零件在加工中所受的夹紧力变形问题。
一、薄壁管壳零件介绍! b. \2 s( ?. p# g, ?# u  B
薄壁管壳零件成件如图1所示。形状为椭圆曲线形,小端孔φ58H7,大端孔直径84H7,壁厚1.5mm,零件几何公差精度对基准孔端面要求高。
图1 薄壁管壳零件
二、加工难点分析9 g* |1 W7 S( O; `# z
零件壁厚1.5mm,刚性差,薄壁管壳零件的直径与长度之比=D/L≥10,零件加工时在主切削力的作用下,受到刀具的径向挤压产生弹性变形。根据零件的尺寸精度要求,需要一次加工完成,才能达到技术要求,但是受到零件结构限制,零件在装夹定位时若采用:
(1)分道加工,先加工外圆圆柱面,压圆柱面再加工曲线面,则存在二次装夹,达不到零件几何公差要求。
(2)若采用软爪夹持孔或其它部位,零件在受到径向夹紧力产生弹性变形。
(3)如采用弹性心轴内胀孔,由于零件刚性差、壁薄,在弹性夹紧力作用下,零件也会产生弹性变形。
三、夹具设计原理% X- r, R, n; j- M* x3 M/ S
根据管壳薄壁零件的结构形状,采用端面压紧、双压板压紧形式,保证零件加工的尺寸及几何公差要求。夹具如图2所示,零件在莫氏心轴上定中心、端面定位,通过换压板夹紧一次完成零件外圆、孔端面加工。夹具采用轴向压紧方式对零件不产生径向压力,克服径向力对零件的变形。
图2 薄壁管壳零件夹具
1.莫氏锥体心轴 2.压紧螺母 3.压板 4.六角头螺栓
四、夹具设计分析3 Z4 @+ h$ d7 A- W; U; }) y$ v% E
(1)莫氏定位心轴(图3)为夹具的主体部分,与机床主轴内孔由锥体配合,通过配合间隙的微量校正,使夹具与机床主轴回转中心一致,而零件在莫氏夹具体上定位,根据定位误差的计算得出零件在莫氏定心轴上定位间隙,判断可以满足零件的加工要求。
图3 莫氏定位心轴
(2)压紧螺母(图4)将薄壁管壳零件与夹具体连接,薄壁管壳零件在氏定位心轴上定位后,转动压紧螺母,压紧螺纹内端面压在薄壁管壳零件外圆台阶面上,并将薄壁管壳零件端面轴向压紧,此时,夹紧力的方向沿轴向方向,消除了主切削力加工时引起的加工震动,零件完成夹紧后,加工薄壁管壳零件φ58H7小端孔及端面,由于是轴向夹紧,消除了径向夹紧力产生的薄壁管壳零件加工后回弹变形。
图4 压紧螺母
(3)压板(图5)为压紧薄壁管壳零件端面部分,当完成薄壁管壳零件φ58H7孔及端面加工后,停机,零件不动更换压板,使薄壁管壳零件φ58H7孔端面受轴向端面夹紧力,完成零件二次压紧,压紧后,通过压紧螺母的8-10mm扳手槽将压紧螺母快速卸下。
图5 压板
薄壁管壳零件在第二次轴向端面压紧时,压紧螺母未卸下,此时维持薄壁管壳零件第一次加工状态,第二次轴向端面压紧后,再卸下第一次压紧的螺母,完成薄壁管壳零件的外形加工,消除了径向夹紧变形及切削震动,保证了薄壁管壳零件外圆等尺寸加工精度及几何公差要求。
为了防止机床在高速运转时压板脱离压紧面,在压板设计时,考虑在压板前端压紧面上设计1个φ58mm深1mm的台阶圆,压紧时台阶圆伸进薄壁管壳φ58H7孔里间隙配合。同时为了快速压紧、卸下压板,在压板上设计有10.1mm尺寸的开口槽,使得稍松动六角头螺栓,便可卸下或装夹压板。
结语
9 L1 u: g% v1 ]9 ]3 |# @$ b6 H) Y
工装经过薄壁管壳零件的加工,效果良好,尤其是运用薄壁管壳零件自身的结构,采用双压板形式,使薄壁管壳零件在加工中自始至终不受径向及轴向夹紧力,消除了薄壁管壳零件因夹具夹紧力引起的变形,保证了薄壁管壳零件的尺寸精度及几何公差的技术要求,解决了薄壁类零件产品加工难点,这个工装的设计思路也可以推广到其它连接或薄壁零件的加工使用。
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发表于 2023-5-9 09:58:32 | 显示全部楼层
看看
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发表于 2023-7-31 21:50:37 | 显示全部楼层
好工艺
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发表于 2023-8-28 14:14:44 | 显示全部楼层
84的内圆不加工是吧
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发表于 2023-8-29 10:19:21 | 显示全部楼层
本帖最后由 就想学习学习 于 2023-8-29 11:03 编辑 , g& w9 p" R2 Q; w' L
  g" `$ v. X8 y1 S3 o# F9 v
想请教一下:1、84内孔与端面是事先加工好的对吧?我可以认为加工84内孔与端面时壁还比较厚,84内孔与端面的尺寸精度也容易得到保证是吧?
4 n5 d% |: x/ P/ K2、这个工件的材料是什么?钢件吗?  t! X0 U- @+ \
3、84内孔与工装的装配间隙理论上最大也有4.5个丝了,这外轮廓的跳动是有可能超差的,请问是默认了工装84外圆与工件84内孔在加工时在公差范围内往余量多的方向做,还是说废品率你们能接受?如果不考虑其他因素单按几何概型算也有十四分之一的废品率了,当然实际计算用正态分布可能可靠些,条件不足我就懒得算了。
8 C2 i2 D& {, x4、压板的压紧力有要求不?
6 o  d! T2 d, S  h
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