自製氣動（dòng）分度（dù）盤在框（kuàng）架類零件加工中的（de）應用（yòng）
2022-6-30 來源：貴州航天南海（hǎi）科技有限責任公司 作者： 陳天進
某型號產品本體屬於典型的框架類零件，用這個產品作為（wéi）氣動分（fèn）度盤在框架類零件加工中的試驗案例。該產品采用的（de）毛坯材（cái）料為鋁（lǚ）合金整料，原試製數控加工工藝根（gēn）據工（gōng）序集中原則，采用精密三軸加工中心多次裝夾完（wán）成大量的工作內容，加（jiā）工成本高，零件變形（xíng）嚴重，尺寸精度不易保證（zhèng），合格率不（bú）高。經工藝（yì）改進後，采用重新設計的氣（qì）動分度盤工裝即可完成零件的精（jīng）加工。
氣動分度盤是利用氣缸將壓縮空氣轉換成動力（lì）來鎖緊產品的一種氣（qì）動（dòng）夾具，然後在其基礎上加裝防振工（gōng）裝（zhuāng），減少產品在加工（gōng）過程中的振動，可以實現一次裝夾，多麵加（jiā）工。
1. 零（líng）件的總體分析（xī）
零件本體的材（cái）料為鎂矽鋁合金，屬於鋁合金的一種，其硬度較小、韌性較好，在加工（gōng）過程中容易產生熱變形。
圖（tú） 1 某（mǒu）型號產品本體
如圖 1 所示，產品是將一整塊鋁原料，經過機（jī）械加工成型，且零件型腔內無任何加強筋和支撐，僅靠 4 根支柱支撐，剛性差， 且圓（yuán）形凸台上表麵平麵度要求為 0.005mm，內孔公差為0.03mm。
2. 零件加工存在的主要問題
原加工工藝為粗加工→熱處理（高低溫去應力處理）→依（yī）次（cì）精加工 6 個麵，受鋁合金原材料（liào）易變形特性所限，尤其在加工最後麵（miàn）的時候，產品內部沒有支撐，加工質量不（bú）穩定，導（dǎo）致零件線性尺（chǐ）寸超差。
在加（jiā）工過程中極易產生變形和振刀的現象，從（cóng）而影響加工精度，導致幾何公差（chà）超差而造成產品不（bú）合格。傳統（tǒng）的加工工藝方法為先（xiān）對毛（máo）坯材料進行粗加工，單邊留 2mm 的精（jīng）加工餘量，然後進行去應（yīng）力熱處理，最後在三軸立式加工中（zhōng）心（xīn）上進（jìn）行精加工，即用虎鉗夾持多次翻麵進行加工。
由於產品內腔沒有任何支撐，在加工（gōng）的過程中很容易造成產品變形，致使產品圓形凸台上表麵的平麵度公差超差，零件接（jiē）刀痕較嚴重和尺寸超差，對操作人員的裝夾要求很高（gāo），每次裝夾必須要控製好（hǎo）夾緊力。加工效（xiào）率很低，產品加工質量不易保證。
3. 解決方法和途徑
針對產品易變形（xíng）的特性，按照先粗後精，基準先行的加工原則，先對產品進行粗加工，然後（hòu）進行去應力熱處理。精加工工序 : ①加工基準麵。②自製氣動分度（dù）盤（見圖 2）和（hé）增加防振工裝進（jìn）行加工後麵的麵。③半精加（jiā）工圓形凸台上表麵留0.3mm 的（de）精加工餘量。④待所有麵加工完以後，用精（jīng）鏜刀精加工圓形凸台上表麵和（hé）內孔的內容，以保證（zhèng）其幾何公差。
4. 確（què）定（dìng）數（shù）控（kòng）加（jiā）工內容
數控（kòng）加工一般采用工序集中原則，新加工工藝是以原（yuán）工藝為基礎改進而來的，是對原工藝精銑加工工序（xù）內容的加工方法和加工順（shùn）序（xù）進行改進，將其確定為數控銑削加工工序（xù）。基於此，設計了該工裝夾具。
由於改進後的工藝采用自製工裝加工（gōng）該框體上的全部型腔、孔，適合放在加工中心設備上加（jiā）工完成。該零件加（jiā）工（gōng）內容隻有半精銑、精銑（xǐ）及鑽等（děng）工步，所需刀具不超過 20 把，故采用現有設備（bèi） V20i 立式（shì）加工中心即可滿足上述要求，工件裝夾（jiá）後可自動完成零件加工（gōng）。
V20i 立式加工中心各項參數 :X 軸行程為 500mm，Y 軸行程（chéng）為 450mm，Z 軸行程為500mm，工作台尺寸為 600mm×500mm，定位（wèi）精度和重複定位精度分別為0.005mm和0.010mm，刀庫（kù）容量為 20 把，采用機械手換刀。
5. 氣動分度（dù）盤的設計與製造
為降（jiàng）低生產成本（běn），充分合理利用設備資源，使用自製氣動分度盤，通過氣缸來鎖緊工裝（zhuāng），一次裝夾（通過轉位（wèi）分度）完成對零件 4 個麵的精（jīng）加工，從而減少了因人為裝夾不當或者力（lì）度控製不好而（ér）造成的零件（jiàn）尺寸超差。
工裝設計要求定位精度和分度盤回轉（zhuǎn）精度控製（zhì）在 0.02mm 以內，結構尺寸合理，同時為了防止產品在加工（gōng）過（guò）程中變形和振動，還加裝了防振裝置。加工與機床無幹涉，裝夾方便可靠，滿（mǎn）足了加工需要。
工（gōng）裝固定座底（dǐ）麵與（yǔ）零件定位麵的垂直度（dù）控製在 0.02mm 以內，工裝回（huí）轉中心軸與固定（dìng）座（zuò）的底麵垂直度控製在 0.02mm 以內。定位銷與活動轉軸的定位孔的配合采用 φ8H6/h5（滑合），固定底座回轉中（zhōng）心（xīn）孔與活動轉軸的配合采用 φ63H8/h6（滑合）。
工裝的主體采用模具鋼，定位銷采用優質合金鋼（40Cr）經調質處理（lǐ）具有綜合力（lì）學性（xìng）能。在定位銷上安裝一根彈簧，以實現其自動定位的作用。活動轉軸的中心孔和定位孔采用鏜削和鉸削，然後再進行研磨來保證其孔的精度，定位銷釘先用數（shù）控車床進行加工，然後采用磨（mó）削和調質處理，以保（bǎo）證各定位孔和軸的幾何公差控製在 0.02mm。自製（zhì）氣動分度盤工裝的組（zǔ）成部分如圖2所示，先加工產品基（jī）準麵，把產品固定到工裝上（shàng），打開氣缸，用尾座頂住產品右邊（biān）的麵，加工（gōng）前後（hòu）框架麵 ; 然後關閉氣缸，用防振裝置把已加工麵支撐好，防止產品加工時變形和振刀，打開氣缸，加工上、下兩個（gè）框架麵 ; 最後再關（guān）閉氣缸，取下產品進行測量，檢測合格（gé）後進行下一（yī）工步的加工。
1- 彈性定位銷釘 2- 氣缸 3-工裝固定座（zuò） 4- 產品 5- 防（fáng）振裝置
圖（tú） 2 自製氣動分度盤
6. 氣動分度盤在產品加工（gōng）中的（de）驗證
工裝設計是否合（hé）格要用科學的檢測方式，通過對工裝（zhuāng）用千分表對其（qí）垂直度和回轉精度進行檢（jiǎn）測，均在0.02mm以內;通過高精度三坐標檢測機對利用（yòng）工裝加工的首件零件進行檢測，尺寸全部合（hé）格。經對工裝加工的批量產品進行抽檢，零件變形量在圖樣要求公差範圍內，批（pī）產品檢驗合格率達 99% 以（yǐ）上，證明工藝改進和工裝設計可行可靠。工裝效果如圖 3 所示。
圖 3 工裝與機床連接示（shì）意
7. 結語（yǔ）
通過對該產品（pǐn）的研究（jiū）和試製，利用自製的（de）氣（qì）動分度盤和（hé）防振裝置在某型號產品（pǐn）本（běn）體加（jiā）工中的應用，其技術難度得到有效解決，加工質量完全（quán）滿足圖（tú）樣要求，合格率達到 99% 以（yǐ）上。實踐證明（míng），在加工中心（xīn）上加工該產（chǎn）品時采用（yòng）合理的工裝裝夾方（fāng）式，可以（yǐ）避（bì）免多次裝夾過程中對零件造成的變（biàn）形現象（xiàng），減少了因多次重複定位而造成的裝夾誤差，使裝夾操作更加方便、準（zhǔn）確和便捷。
投稿箱：
如果您（nín）有（yǒu）機床行業、企業相關新聞稿（gǎo）件發表，或進（jìn）行資訊合作，歡迎聯係本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
如果您（nín）有（yǒu）機床行業、企業相關新聞稿（gǎo）件發表，或進（jìn）行資訊合作，歡迎聯係本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
更多相關信息
