摘要：針對普通車(chē)削加工閥芯類(lèi)工件內孔及外圓弧面存在的困難，設計出專(zhuān)用夾具，解決了閥芯類(lèi)工件的裝夾、形位公差及加工精度等問(wèn)題，保證了加工質(zhì)量，并提高了加工效率。

　　關(guān)鍵詞：閥芯類(lèi)工件； 車(chē)床加工； 專(zhuān)用夾具；

　　Abstract:This paper is aimed at the difficulties existing in the inner bore and outer arc surface of valve core parts for ordinary turning.Special fixture is designed to solve the problems of clamping,shape tolerance and machining accuracy of valve core parts.The machining quality is ensured and the machining efficiency is improved.

　　Keyword:spool workpiece; turning; special fixture;

目錄

　　0前言---------------------------------------------------------------------------1

　　1 閥芯類(lèi)零件分析-----------------------------------------------------------------2

　　2 夾具設計-----------------------------------------------------------------------3

　　2.1 夾具設計思路------------------------------------------------------------------4

　　2.2 夾具結構---------------------------------------------------------------------5

　　3 閥芯加工工藝------------------------------------------------------------------6

　　3.1 粗加工---------------------------------------------------------------------7

　　3.2 精加工---------------------------------------------------------------------8

　　3.3 加工工藝過(guò)程------------------------------------------------------------------9

　　4 結語(yǔ)---------------------------------------------------------------------10

　　文內圖表
　　圖1 閥芯
　　圖2 夾具結構圖
　　圖3 粗加工示意圖
　　圖4 粗加工零件圖
　　圖5 脹套
　　圖6 固定頂尖加工示意圖
　　圖7 夾具安裝圖
　　圖8 零件裝夾對刀示意圖
　　表1 加工工藝過(guò)程

　　參考文獻------------------------------------------------------------------11

　　0前言

　　閥芯類(lèi)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(chē)床上車(chē)削圓弧面一直是困擾車(chē)工的棘手問(wèn)題，因為普通車(chē)床只有縱向或橫向的自動(dòng)進(jìn)給，圓弧面車(chē)削要靠操作人員雙手控制兩個(gè)托板實(shí)現，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(chē)削圓弧面的夾具，但都是解決一些特定的問(wèn)題，不能解決通用性的問(wèn)題，而且不能自動(dòng)進(jìn)給車(chē)削[2].

　　如果設計一種通用性的車(chē)床刀架，使得車(chē)刀能夠沿圓弧做自動(dòng)進(jìn)給運動(dòng)，就可以在普通車(chē)床上自動(dòng)進(jìn)給車(chē)削圓弧面，從根本上解決加工圓弧類(lèi)零件的難題[3].

　　1 閥芯類(lèi)零件分析

　　某一閥芯類(lèi)零件尺寸如圖1所示。

　　圖1 閥芯 

　　圖示零件內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孔，再以?xún)瓤锥ㄎ患庸ね鈭A。

　　此零件如果用數控車(chē)床加工，工藝及夾具要求更復雜，而且效率并不高，故可通過(guò)設計專(zhuān)用夾具在普通車(chē)床上加工。

　　2 夾具設計

　　2.1 夾具設計思路

　　普通車(chē)床只能做橫向或縱向直線(xiàn)自動(dòng)進(jìn)給運動(dòng)[4],設計一種可以旋轉的刀架，通過(guò)一定的機構將車(chē)床中托板的橫向運動(dòng)轉換為刀架的旋轉，就可以達到車(chē)削圓弧的目的，而且中托板可以自動(dòng)進(jìn)給，進(jìn)給量可以調整，可以有效保證圓弧面的加工質(zhì)量，提高加工效率。

　　2.2 夾具結構

　　為了實(shí)現上述目的，設計的夾具結構如圖2所示。該裝置包括鎖刀螺栓1、車(chē)刀2、刀架3、上滑板4、下滑板5、轉盤(pán)6、底座7、底板8、方頭螺栓9（4個(gè)）、固定螺栓10（2個(gè)）、螺栓11（2個(gè)）、固定板12（兩個(gè)）、傳動(dòng)鋼絲13、手輪14組成。底板8通過(guò)2個(gè)固定螺栓安裝在車(chē)床床鞍15上（利用車(chē)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(dòng)，調整好位置后通過(guò)4個(gè)方頭螺栓9鎖緊，轉盤(pán)6安裝在底座7上，中間安裝內孔及平面軸承，可以在底座上轉動(dòng)，轉盤(pán)與下滑板5緊固連接，上滑板4與下滑板燕尾槽配合，其結構和車(chē)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(guò)轉動(dòng)連接在絲杠上的手輪14（手輪上有刻度盤(pán)）實(shí)現上刀，控制加工圓弧尺寸，刀架3與上滑板緊固連接，車(chē)刀2通過(guò)鎖刀螺栓1鎖緊，傳動(dòng)鋼絲13繞轉盤(pán)一圈后兩端固定在2個(gè)固定板12上，2個(gè)固定板通過(guò)2個(gè)螺栓11固定在車(chē)床的中托板兩端（需在中托板上相應位置加工兩個(gè)螺紋孔），當中托板自動(dòng)進(jìn)給時(shí)通過(guò)傳動(dòng)鋼絲可以使轉盤(pán)自動(dòng)旋轉，從而將車(chē)床中托板的自動(dòng)進(jìn)給轉變?yōu)檐?chē)刀1的旋轉運動(dòng)，實(shí)現自動(dòng)車(chē)削圓弧的功能。

　　圖2 夾具結構圖  

　　本夾具的主要特征在于通過(guò)固定在中托板兩端并繞轉盤(pán)一周的鋼絲將中托板的直線(xiàn)運動(dòng)轉變?yōu)閳A盤(pán)的旋轉運動(dòng)，旋轉半徑（加工零件尺寸）可以通過(guò)調整下滑板及刀架手輪（手輪有刻度）實(shí)現；通過(guò)調整刀架位置和方向，可以加工內圓弧面，也可以加工外圓面，這種傳動(dòng)方式制造成本低、安裝方便、傳動(dòng)平穩，并且在切削不順利造成切削力過(guò)大時(shí)，既當切削力大于鋼絲與轉盤(pán)的摩擦力時(shí)，進(jìn)刀會(huì )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(chē)床附件的裝置[5].

　　3 閥芯加工工藝

　　用上述裝置解決圖1類(lèi)零件的加工，不僅效率高，而且質(zhì)量穩定，可以進(jìn)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（數量可根據材料的剛性確定），采用一夾一頂裝夾，粗車(chē)外圓至準51 mm;切刀切槽，保證長(cháng)度50 mm,槽底準14 mm;圓弧面粗車(chē)采用兩把成型刀左右兩側分別加工，成型刀圓弧半徑R大于25 mm,保證外圓留10 mm長(cháng)的圓柱面，以便精加工內孔時(shí)用三爪卡盤(pán)裝夾定位；用準14.5 mm鉆頭鉆孔即粗加工內孔并分離零件。

　　圖3 粗加工示意圖  

　　粗加工后零件尺寸如圖4所示，內孔及外圓留余量1~2 mm,長(cháng)度50 mm.

　　圖4 粗加工零件圖  

　　3.2 精加工

　　因外圓弧面不能準確定位，精加工時(shí)需先加工內孔，再以?xún)瓤锥ㄎ患庸ね鈭A弧面。內孔精加工用普通三爪卡盤(pán)夾持圓柱面準51 mm即可，內孔兩端倒角后長(cháng)度即符合圖紙要求。

　　內孔加工好后用上述夾具加工外圓弧面。

　　外圓加工時(shí)需制作圖5所示兩端開(kāi)口的脹套（彈簧鋼調質(zhì)處理），其外圓與零件內孔間隙配合，長(cháng)度與零件長(cháng)度一致，安裝時(shí)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。

　　圖5 脹套

　　如圖6所示，主軸端采用車(chē)床上加工的固定頂尖，材料為45#鋼調質(zhì)處理，長(cháng)度需考慮夾具與卡盤(pán)的安全距離，以加工時(shí)夾具與卡盤(pán)不碰撞為宜，為保證同軸度，固定頂尖在車(chē)床上精加工后不要卸下，直接開(kāi)始零件加工。

　　圖6 固定頂尖加工示意圖  

　　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,將鋼絲繩繞夾具轉盤(pán)一周后兩端固定在固定板上，調整好刀架位置及鋼絲繩長(cháng)度。

　　圖7 夾具安裝圖 

　　工件的裝夾如圖8所示以脹套內孔兩端定位，脹套放入零件內孔，尾座裝活動(dòng)頂尖，頂住尾座即可。移動(dòng)機床大托板定位刀具至工件中心處（圖8夾具縱向對刀位置），通過(guò)調節刀具長(cháng)度或夾具手輪14均可控制圓弧直徑，機床橫向自動(dòng)走刀即可加工圓弧面。為提高加工效率，減少對刀次數，先半精車(chē)，再精車(chē)（用尖刀加工時(shí)順時(shí)針、逆時(shí)針均可加工）。

　　圖8 零件裝夾對刀示意圖  

　　3.3 加工工藝過(guò)程

　　綜上所述，使用夾具加工該零件的工藝過(guò)程如表1所列。

　　表1 加工工藝過(guò)程

　　4 結語(yǔ)

　　本文所述"車(chē)床用工件圓弧加工裝置"結構簡(jiǎn)單，制造成本低，使用方便，其最大特點(diǎn)是使得普通車(chē)床車(chē)刀能夠沿圓弧做自動(dòng)進(jìn)給運動(dòng)，從根本上解決普通車(chē)床加工圓弧的難題，可以加工一些數控車(chē)床難以加工的圓弧面類(lèi)零件，經(jīng)過(guò)生產(chǎn)實(shí)際應用，大大減輕了操作者的勞動(dòng)強度，提高了生產(chǎn)效率，保證了加工產(chǎn)品的質(zhì)量。

　　參考文獻
　　[1]王英杰。張芙麗。金屬工藝學(xué)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2015.
　　[2]張進(jìn)生。機械設計工藝與夾具設計指導[M].北京：機械工業(yè)出版社，1995.
　　[3]聞邦椿。機械設計手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2010.
　　[4]周世學(xué)。機械制造工藝與夾具[M].北京理工大學(xué)出版社，1999.
　　[5]機械設計手冊委員會(huì )。機械設計手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1991.
　　[6]李華。機械制造技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，1997.