邱宏峰
衢州市工程技术学校 衢州市技师学院 浙江衢州 324000
摘要：通过校企合作，到企业征集技术难题，组织学校师生成立科研攻关小组，针对液压钻车密封部件既G540油泵进油法兰的加工，分析制定加工工艺，设计加工专用夹具。在满足产品进度和质量的前提下，最大限度地提高加工效率，节省加工成本。
关键词：进油法兰；加工工艺；夹具设计
本课题项目来源于浙江开山集团。具体是液压钻车密封部件既G540油泵进油法兰加工专用夹具设计。需要组织师生设计合适的加工工艺，做出专用夹具，以便能直接加工。目的是加工效率高，产品精度达到要求，节省加工成本。我们针对这要求，最后解决问题的难点—设计制作出专用夹具，并确定合适的加工工艺方案。
具体加工产品见下图：
图一 零件实物图
一、研究过程
学校接到该项目后，组织师生成立课题攻关小组，到该集团公司实地考察，听取技术员、操作工的建议，结合我校实际，针对该产品制定加工工艺，从可行的工艺中挑选出最适合的进行深入研究。
（一）机械产品及工艺分析
根据产品零件设计图可知，需加工的四个 11的对称通孔有位置度要求，表面质量要求不高。一个 30的通孔与四个 11的对称通孔有相对位置要求，位置精度要求高。一个R1.78的圆形密封槽有位置和形状精度要求。
（二）确定加工工艺
根据机械零件图，我们设计了以下几套工艺方案，需要选择最优方案进行加工：
方案一：用数控铣床或加工中心加工。在铣床或加工中心上，先用钻头钻直径为 11的四个小孔；中间 30的孔先用中心钻定位，再用 28的钻头钻孔，再用立铣刀加工到 30；最后用球头铣刀加工R1.78的圆形密封槽。（本工艺能保证孔位、形状和密封槽相对位置。不适合的是一个零件在一台数控铣床上加工，换刀对刀麻烦，而加工程序简单，体现不出数控铣床的优势，工时费高；加工中心换刀时间可以节省，但工时费比数控铣床更高。本工艺的结论：产品精度能达到要求，加工效率和加工成本都没优势。）
方案二：用摇臂钻床和普通车床或数控车床加工，用四爪卡盘定位夹紧。先通过划线，在摇臂钻床上先钻出 11的四个小孔。再用四爪卡盘把工件装在车床上，用 28的钻头钻孔，用内孔车刀精加工到 30的尺寸。最后利用成形车刀加工密封槽。（本工艺麻烦之处有两点：要另外采购四爪卡盘，把车床上常用的三爪卡盘换成四爪卡盘；四爪卡盘找正比较费时，假如找正不正确，孔位不能保证，批量生产不适合。数控车床在用简单程序加工时，工时费比普通车床费用贵，与普通车床相比没有优势。结论：产品精度难保证，加工效率不高。）
方案三：用摇臂钻床和普通车床配合专用夹具加工。先通过划线，在摇臂钻床上先钻出 11的四个小孔。通过专用夹具在常用的三爪卡盘上，以这四孔和密封槽的另一平面做定位和夹紧基准，车床上钻出 28的孔，用内孔车刀精加工出 30的孔，最后利用成形车刀加工密封槽。（本工艺麻烦之处就是要设计车床专用夹具。由于是大批量生产，夹具在加工中利用率高，设计成本就相应降低。结论：产品精度易保证，加工效率高，加工成本低。）
通过分析和比较，最后确定用第三套工艺方案。
（三）夹具设计制作
确定第三套工艺方案，其难点在于专用夹具设计制作。针对产品零件设计图的要求设计制作出密封部件加工专用夹具，才能解决企业这套产品的加工难题，最终保证产品精度，提高加工效率，降低成本。
组织学生学习现代机床夹具设计教材，分析零件特点，找书中典型夹具实例，寻找思路，反复试验，最后成形。
夹具图见下图：
图二 夹具图
（四）试验分析
确定加工工艺方案，制作出专用夹具，磨出成形车刀。我们用了20个毛胚件，进行试验。发现四个 11对称通孔和一个 30通孔的相对位置精度均能达到要求，R1.78的圆形密封槽位置精度和形状精度也能达到要求。而且加工效率也比较高，生产成本低，达到批量生产的要求。经企业技术人员论证，给予采纳。
以下是工艺方案和夹具试验过程图：
三、夹具工作原理
（一）专用夹具材料和结构
盘式车床夹具，采用45号钢制作夹具体和定位定向元件，8.8强度的螺钉作夹紧元件。具体结构：小圆柱面用于三爪卡盘夹紧定位，两个带螺纹的可拆卸定位销，两夹紧螺钉，密封槽专用刀具对刀槽。
（二）工作原理
零件以一平面，两孔为基准；通过零件端面定位和孔定位，以及轴向夹紧原理实现工件定位夹紧。具体是用三爪卡盘把夹具的小圆柱面固定在普通车床上，将摇臂钻床上加工好四个 11孔的半成品件，通过夹具对角的两个定位销和夹具端面实现定位；用两个螺钉放入半成品的另外两个对角孔，拧紧对角螺钉。最终实现定位夹紧。夹具上有个和被加工零件一样的密封槽用于加工密封槽成形刀具的对刀。
夹具上设计了八个螺纹孔，是由于有G540和G550两套油泵进油法兰零件，零件上五个孔和密封槽的形状尺寸一样，不同的是四个 11孔的相对位置和零件长宽不一样。先设计出G540油泵进油法兰零件的对应的四个螺纹孔，在原夹具的基础上再根据G550油泵进油法兰零件的四个不同小孔位置再设计四个螺纹孔。定位销有螺纹和夹紧螺钉一样可拆卸。这套夹具可以同时适合两套不同孔位同类零件的加工。
参考文献：
[1] 朱耀祥，浦林祥.现代夹具设计手册.机械工业出版社，2010.02.01
[2] 陈宏钧.实用机械加工工艺手册（第3版）.机械工业出版社，2009.03.01
[3] 闻邦椿.机械设计手册（第2卷）（第5版）.机械工业出版社，2010.01.01
作者简介：
邱宏峰（1982-），男，浙江衢州人，讲师/工程师/高级技师。主要从事高职和技师机电数控教学与研究工作。
论文作者:邱宏峰
论文发表刊物:《基层建设》2015年20期供稿
论文发表时间:2016/3/22
标签：夹具论文; 加工论文; 卡盘论文; 零件论文; 车床论文; 精度论文; 法兰论文; 《基层建设》2015年20期供稿论文;