筒环类零件车削加工夹具研发

　　摘要：在明确筒环类零件 (壁薄、外观和尺寸精度要求高) 结构特点的基础上, 结合数控车床的加工特点, 设计一套车削筒环类零件非常有效的夹具, 并以镜头环为例说明该夹具的优点、加工可行性及实用性。

　　关键词：筒环类零件; 数控车床; 夹具;

　　Abstract：Understanding the structural features of cylinder ring parts those were thin wall and must have good appearence and demension precision, a fixture that could be used to process the part effectively was developed. Its advantages, the possibility of machining and the practicability were elaborated by an example.

　　Keyword：Cylinder ring parts; NC Lathe; Fixture;

　　在日常生活中, 筒环类零件非常之多, 它壁薄, 外观和尺寸精度要求较高, 用一般的夹头 (如三爪卡盘) 很难达到要求。对于这一类小五金件来说, 用铝材居多, 如日常生活中见到的相机镜头环就是此类零件, 如果三爪直接夹持, 则零件易变形, 并且外观易夹伤或者要分两夹才能完成, 精度难以保证。这就迫切需要设计一种专用夹具来帮助生产, 既能保证质量又能提高效率。

　　1、筒环类零件分析

　　正如前面所述, 筒环类零件不但壁薄, 而且大部

图1 镜头环示意图 (具体结构及尺寸未标注, 此图仅作为示意)

　　文中主要对车削部分进行研究, 即车CD纹部分和高光部分 (加工位置如图2所示) , 正如图1所分属于外观件, 要求较高的表面精度和外观质量, 另筒环类零件又属于装配件, 又要求有较高的尺寸精度。作者以镜头环为例对筒环类零件进行详细分析。如图1所示, 该镜头环的壁厚只有1 mm, 总高度只有8 mm, 材料为A5052 H32, 该镜头环一般用以下工艺来完成:板料冲压→喷丸 (喷砂) 处理→预阳极处理→车CD纹→阳极→高光→丝印→成品。经过生产实践, 这样的工艺设计可以使精度和外观质量都能够有效保证。示, 该零件所有径向尺寸和高度尺寸均为对称差, 且单边均为0.05 mm, 总体来说要求也是比较严格的, 而且该镜头环属于外观件, 外表面不允许有任何压痕和刮痕等, 且壁薄, 不能采用普通夹持的方法进行加工, 否则极易变形且尺寸公差难以保证;另图纸中镜头环的内表面和正面大孔有同轴度要求, 由此是否可以采用非常规的方法来“夹持”零件进行加工呢?答案是肯定的, 下面作者设计一套能有效加工该五金件的夹具。

图2 零件的主要切削位置

　　2、夹具设计

　　在机械制造过程中, 夹具是使工件有正确位置、以便于检测和加工的一种工具, 按照其使用特点可分为:通用夹具、专用夹具、可调夹具和组合夹具。文中所设计的夹具就是针对镜头环而专门设计的专用夹具, 如图3所示。该夹具的主要工作部件为活塞杆和弹性元件 (夹具体未画出) , 活塞杆与气缸相连, 弹性元件通过螺栓连接固定在夹具体即数控车床的主轴上, 当开始加工时, 活塞杆和夹紧元件一同随主轴旋转, 而夹紧元件的夹持端则经过线切割加工成4个部分, 以便于发生弹性变形夹紧工件。

图3 夹具示意图

　　该夹具以端面作为定位基准, 将镜头环放入, 然后气压回路工作, 活塞杆后退, 此时由于活塞杆末端锥面的作用, 夹紧元件开始发生弹性变形, 直径d变大, 最终镜头环被夹紧, 切削加工开始。夹具的工作流程如图4所示。

图4 夹具工作流程图

　　该夹具的主要设计要点在于根据镜头环用于定位的内径d1合理地确定夹紧元件夹持端直径d、活塞杆锥面角度α和活塞杆的后退距离l, 保证在初始状态, 夹紧元件和工件有足够的间隙, 以便放入和拿下工件;保证在加工状态时, 有足够的“夹紧力”即可。

　　3、结束语

　　不同于以往夹具“夹紧”工件的思想, 该类夹具设计巧妙新颖, 它针对特定零件 (筒环类零件) 的结构特点, 采用了一种“撑紧”工件的方法, 并且工件夹持方便, 加工的零件一致性好, 在实际生产中已经得到了广泛的应用。但是这种镜头环夹具有个缺点, 那就是在生产过程中容易在线割位残留废屑, 会影响零件的位置度, 这样稍不注意就会造成尺寸偏差, 但是在实践中发现, 只要隔一段时间用气枪吹一下废屑, 就可以基本保证产品质量的稳定。

　　此外这类夹具适应性强, 对于几乎所有的筒环类和只要有“撑紧”位置的非筒环类零件, 都可以实现比较准确的定位和夹紧。针对不同尺寸的零件, 只要根据零件内径d1重新确定夹具的d、α和l值即可。

　　参考文献
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