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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) P% j3 o) L. L2 k! H
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* G( _' w' ?" b1 N* H
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/ {0 k5 i5 Q4 }8 E
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
7 Z) [' x. @5 h! L5 z（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
+ P. t* b1 Q1 _& A! |) o! F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。 | 
发表于 2023-5-9 09:46:00
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