球閥閥芯類工件車床加工專用夾具的設計與應用
2020-12-13 來源： 中山火炬職業(yè)技術(shù)學院 作者： 張亞民，吳 磊，李慶達，張凌云
摘要：針對普通車削加工閥芯類工件內(nèi)孔及外圓弧面存在的困難，設計出專用夾具，解決了閥芯類工件的裝夾、形位公差及加工精度等問題，保證了加工質(zhì)量，并提高了加工效率。
關(guān)鍵詞：閥芯類工件；車床加工；專用夾具
0 、前言
閥芯類零件是生產(chǎn)中經(jīng)常遇到的零件，其外圓為圓弧面而且精度要求高，在普通車床上車削圓弧面一直是困擾車工的棘手問題，因為普通車床只有縱向或橫向的自動進給，圓弧面車削要靠操作人員雙手控制兩個托板實現(xiàn)，操作難度大，效率底下，質(zhì)量很難保證[1]。雖然操作人員制作了很多車削圓弧面的夾具，但都是解決一些特定的問題，不能解決通用性的問題，而且不能自動進給車削[2]。
如果設計一種通用性的車床刀架，使得車刀能夠沿圓弧做自動進給運動，就可以在普通車床上自動進給車削圓弧面，從根本上解決加工圓弧類零件的難題[3]。
1 、閥芯類零件分析
某一閥芯類零件尺寸如圖 1 所示。
圖示零件內(nèi)外圓的尺寸精度要求較高，特別是外圓圓度公差。因零件外圓為圓弧面，精加工不能作為定位基準，故精加工考慮先加工內(nèi)孔，再以內(nèi)孔定位加工外圓。
此零件如果用數(shù)控車床加工，工藝及夾具要求更復雜，而且效率并不高，故可通過設計專用夾具在普通車床上加工。
2 、夾具設計
2.1 夾具設計思路
普通車床只能做橫向或縱向直線自動進給運動[4]，設計一種可以旋轉(zhuǎn)的刀架，通過一定的機構(gòu)將車床中托板的橫向運動轉(zhuǎn)換為刀架的旋轉(zhuǎn)，就可以達到車削圓弧的目的，而且中托板可以自動進給，進給量可以調(diào)整，可以有效保證圓弧面的加工質(zhì)量，提高加工效率。
2.2 夾具結(jié)構(gòu)
為了實現(xiàn)上述目的，設計的夾具結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。該裝置包括鎖刀螺栓 1、車刀 2、刀架 3、上滑板4、下 滑 板 5、轉(zhuǎn) 盤 6、底座 7、底板 8、方 頭 螺 栓 9（4個）、固定螺栓 10（2 個）、螺栓 11（2 個）、固定板 12（兩個）、傳動鋼絲 13、手輪 14 組成。底板 8 通過 2 個固定螺栓安裝在車床床鞍 15 上（利用車床上已有的安裝跟刀架的螺孔），底板上有 T 形槽，底座 7 可在底板上移動，調(diào)整好位置后通過 4 個方頭螺栓 9 鎖緊，轉(zhuǎn)盤 6 安裝在底座 7 上，中間安裝內(nèi)孔及平面軸承，可以在底座上轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)盤與下滑板 5 緊固連接，上滑板 4 與下滑板燕尾槽配合，其結(jié)構(gòu)和車床小托板相同，（有固定在下滑板上的絲杠和上滑板上的螺母）通過轉(zhuǎn)動連接在絲杠上的手輪 14（手輪上有刻度盤）實現(xiàn)上刀，控制加工圓弧尺寸，刀架 3 與上滑板緊固連接，車刀 2 通過鎖刀螺栓 1 鎖緊，傳動鋼絲 13繞轉(zhuǎn)盤一圈后兩端固定在 2 個固定板 12 上，2 個固定板通過 2 個螺栓 11 固定在車床的中托板兩端（需在中托板上相應位置加工兩個螺紋孔），當中托板自動進給時通過傳動鋼絲可以使轉(zhuǎn)盤自動旋轉(zhuǎn)，從而將車床中托板的自動進給轉(zhuǎn)變?yōu)檐嚨?1 的旋轉(zhuǎn)運動，實現(xiàn)自動車削圓弧的功能。
本夾具的主要特征在于通過固定在中托板兩端并繞轉(zhuǎn)盤一周的鋼絲將中托板的直線運動轉(zhuǎn)變?yōu)閳A盤的旋轉(zhuǎn)運動，旋轉(zhuǎn)半徑（加工零件尺寸）可以通過調(diào)整下滑板及刀架手輪（手輪有刻度）實現(xiàn)；通過調(diào)整刀架位置和方向，可以加工內(nèi)圓弧面，也可以加工外圓面，這種傳動方式制造成本低、安裝方便、傳動平穩(wěn)，并且在切削不順利造成切削力過大時，既當切削力大于鋼絲與轉(zhuǎn)盤的摩擦力時，進刀會停止，有效防止刀具和工件的損壞，是一種通用性強、可以作為車床附件的裝置[5]。
3 、閥芯加工工藝
用上述裝置解決圖 1 類零件的加工，不僅效率高，而且質(zhì)量穩(wěn)定，可以進行較大批量的生產(chǎn)，其工藝分析如下：
3.1 粗加工
為了提高效率并節(jié)省材料，粗加工采用型材多件加工后鉆孔分離的工藝[6]。如圖 3 所示，以 5 件或更多件連體加工 （數(shù)量可根據(jù)材料的剛性確定），采用一夾一頂裝夾，粗車外圓至 準51 mm；切刀切槽，保證長度 50 mm，槽底 準14 mm；圓弧面粗車采用兩把成型刀左右兩側(cè)分別加工，成型刀圓弧半徑 R 大于25 mm，保證外圓留 10 mm 長的圓柱面，以便精加工內(nèi)孔時用三爪卡盤裝夾定位；用 準14.5 mm 鉆頭鉆孔即粗加工內(nèi)孔并分離零件。
粗加工后零件尺寸如圖 4 所示，內(nèi)孔及外圓留余量 1~2 mm，長度 50 mm。
3.2 精加工
因外圓弧面不能準確定位，精加工時需先加工內(nèi)孔，再以內(nèi)孔定位加工外圓弧面。內(nèi)孔精加工用普通三爪卡盤夾持圓柱面 準51 mm 即可，內(nèi)孔兩端倒角后長度即符合圖紙要求。
內(nèi)孔加工好后用上述夾具加工外圓弧面。外圓加工時需制作圖 5 所示兩端開口的脹套（彈簧鋼調(diào)質(zhì)處理），其外圓與零件內(nèi)孔間隙配合，長度與零件長度一致，安裝時零件套在脹套上，脹套兩端用頂尖頂住后即可定位并安裝零件。
如圖 6 所示，主軸端采用車床上加工的固定頂尖，材料為 45# 鋼調(diào)質(zhì)處理，長度需考慮夾具與卡盤的安全距離，以加工時夾具與卡盤不碰撞為宜，為保證同軸度，固定頂尖在車床上精加工后不要卸下，直接開始零件加工。
夾具安裝如圖 7 所示。將圓弧加工裝置用螺栓固定在機床大托板安裝跟刀架的螺孔上，在機床中托板兩端加工螺孔并安裝夾具固定板 12，將鋼絲繩繞夾具轉(zhuǎn)盤一周后兩端固定在固定板上，調(diào)整好刀架位置及鋼絲繩長度。
工件的裝夾如圖 8 所示以脹套內(nèi)孔兩端定位，脹套放入零件內(nèi)孔，尾座裝活動頂尖，頂住尾座即可。移動機床大托板定位刀具至工件中心處（圖 8 夾具縱向?qū)Φ段恢茫ㄟ^調(diào)節(jié)刀具長度或夾具手輪 14均可控制圓弧直徑，機床橫向自動走刀即可加工圓弧面。為提高加工效率，減少對刀次數(shù)，先半精車，再精車（用尖刀加工時順時針、逆時針均可加工）。
3.3 加工工藝過程
綜上所述，使用夾具加工該零件的工藝過程如表 1 所列。
4 、結(jié)語
本文所述“車床用工件圓弧加工裝置”結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，使用方便，其最大特點是使得普通車床車刀能夠沿圓弧做自動進給運動，從根本上解決普通車床加工圓弧的難題，可以加工一些數(shù)控車床難以加工的圓弧面類零件，經(jīng)過生產(chǎn)實際應用，大大減輕了操作者的勞動強度，提高了生產(chǎn)效率，保證了加工產(chǎn)品的質(zhì)量。
投稿箱：
如果您有機床行業(yè)、企業(yè)相關(guān)新聞稿件發(fā)表，或進行資訊合作，歡迎聯(lián)系本網(wǎng)編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
如果您有機床行業(yè)、企業(yè)相關(guān)新聞稿件發(fā)表，或進行資訊合作，歡迎聯(lián)系本網(wǎng)編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
更多相關(guān)信息
業(yè)界視點
| 更多
行業(yè)數(shù)據(jù)
| 更多
- 2025年4月 新能源汽車銷量情況
- 2025年4月 新能源汽車產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2025年4月 基本型乘用車（轎車）產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2025年4月 軸承出口情況
- 2025年4月 分地區(qū)金屬切削機床產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2025年4月 金屬切削機床產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2025年1月 新能源汽車銷量情況
- 2024年12月 新能源汽車產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2024年12月 基本型乘用車（轎車）產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2024年12月 軸承出口情況
- 2024年12月 分地區(qū)金屬切削機床產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2024年12月 金屬切削機床產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2024年11月 金屬切削機床產(chǎn)量數(shù)據(jù)