原创《异形薄壁壳体内腔的镗铣加工工装的研制》
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摘 要：针对某一种异形薄壁壳体内腔的多种复杂结构在镗铣加工中存在的问题,结合其自身外部结构特点,设计了一种夹具工装.通过使用该工装,能够实现复杂壳体的快速找正、定位以及装夹,一次装夹下完成内腔各平台的高效加工,缩短了加工用时,提高了异形薄壁壳体的加工精度与加工效率,满足产品设计要求.
关键词：异形薄壁壳体；复杂内腔加工；镗铣加工；加工工艺装置
中图分类号：TG75；TG53 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2018.09.060
某大型产品总体外形为圆锥形曲面体,由几段结构不同的壳体组成.由于壳体外观曲线影响其产品质量和使用效果,因此设计要求高,内部结构和外部结构设计复杂,具有搭载不同功用结构的安装平台,对生产制造提出了不小的要求.由于壳体的制造水平对该大型产品的质量有着决定性影响,因此,掌握高精度异形复杂壳体加工技术意义重大.
1 异形薄壁壳体的传统加工工艺与技术问题
1.1 异形薄壁壳体内腔的结构特点
某大型产品工件壳体为带鳍板的异形薄壁壳体.结构比较复杂,外形为锥曲面,小端一侧均匀分布4个鳍板,内腔分布着空间位置不等、形状各异、数量众多的凸台.工件比较大,大端外圆直径为550 mm,小端外圆直径为300 m,成品高度为800 mm,壳体壁厚为5 mm,线性尺寸和形位尺寸的要求都很高.
1.2 异形薄壁壳体内腔的加工内容
壳体内腔加工内容比较复杂,大平面铣削、小平面铣削、台阶平面铣削,以及平面制孔、圆弧面上制孔等,加工部分高低、远近、方位各不同.
2 异形薄壁壳体结构的加工方法
2.1 传统加工方法
针对此类壳体,以往采取的传统加工方法为利用立式回转工作台夹持小端,每加工一处,需旋转工件一次.平顶尖支撑工件大端外圆面,每次需要升缩平顶尖,调整工件大端圆心和小端圆心在一条水平线上,加工时加工量不能太大,防止工件移动,造成工件加工不合格.显然这种加工方法费时费力,生产效率不高,不能满足大批量生产要求.
2.2 异形薄壁壳体结构镗铣加工的工装设计
在对壳体内腔的传统镗铣加工过程中,需要不断调节平顶尖以保证大端和小端轴线水平,不仅浪费工时,而且不能保证加工精度,同时也限制了加工过程中的加工量[1].
为解决传统加工过程中的多种弊端,笔者设计了一种集多功能于一体的工装,以提高加工效率和加工精度.本工艺装置主要由立式回转工作台组件、支撑框架组件和压板三部分组成,以下予以详细介绍.
2.2.1 立式回转工作台组件
立式回转工作台组件由立式回转工作台与底座通过螺钉连接成一体；底座由8块等厚钢板拼接组焊在一起,主要部分为中部带有加强筋的敞口盒体,便于立式回转工作台与底座连接,既减轻重量,又稳固立式回转工作台,见第61页图1.
此组件由机械加工通用立式回转工作台和简易
底座组成,配有辅助压板是为了将工件压紧在立式回转工作台上,支撑起壳体带鳍板的小端,以防护加工过程中对鳍板的二次伤害.
2.2.2 支撑框架组件
支撑框架组件由双向移动支撑组件和框架组件两部分组成,见图2.
1）双向移动支撑组件由双向夹紧装置、滚轮支撑架和滚轮等组装在一起.滚轮通过销固定在滚轮支撑架上,滚轮支撑架通过定位键和螺钉固定在双向夹紧装置上,通过旋动双向夹紧装置把手同时移动两滚轮张开和闭合,微量调整工件高低位置,保证工件大端圆心和小端圆心在一条水平线上.双向夹紧装置把手直径方向上分布4个螺纹孔,是为了当用手旋动双向夹紧装置把手比较吃力时,通过装螺钉的方式,用机械手段旋动双向夹紧装置把手；采用滚轮支撑工件,是为了方便旋转工件进行加工工作,滚轮采用一定规格的滚动轴承.
双向移动支撑组件的设计可以保证装夹壳体之后,便于调节壳体大端圆心与小端圆心在一条水平线上.与直接升缩平顶尖相比,省时又省力.
2）框架组件由底板、顶板、空心支撑柱、螺杆和压紧支撑组件等组成.螺杆穿过顶板、空心支撑柱和底板通过扁螺母固定在机床工作台上,两个空心支撑柱等高,便于空心支撑柱可分成多段加工并组合在一起；螺杆两端都有螺纹；压紧支撑组件类似于车床中心架的滚动支撑爪,既与双向移动支撑组件滚轮一起夹紧工件大端外圆,又方便工件 旋转.
框架组件的主要作用就是与双向移动支撑组件形成配合,在加工过程中稳定壳体、减小壳体跳动,更好地保证壳体内部的加工圆度.
框架组件中的压紧支撑组件见图3.这个组件是支撑框架组件的核心,其中的滚动轴承可以配合双向移动支撑组件,辅助壳体加工过程中的转动,滑套和旋紧螺钉可以适应不同壳体直径.
压紧支撑组件构造如下：套筒焊接固定在顶板上,套筒内设置有移动滑套,移动滑套的上端连接着升降螺杆,移动滑套的下端设置有U形槽,在U形槽两侧的移动滑套上设置有轴承销轴支撑孔,在轴承销轴支撑孔中设置有轴承销轴,在U形槽中的轴承销轴上设置有滚动轴承,在滚动轴承的内圈侧面与U形槽的内侧壁之间设置有衬圈,在套筒上端设置有紧固升降螺杆的固定套,安装衬圈是为了保证滚动轴承转动灵活.
2.2.3 工艺装置组成
各部分组件在工作时,立式回转工作台上三爪卡盘加持小端内圆,压板通过小端内腔支撑环安装面拉紧壳体,通过调整双向可调支撑,保持工件在水平状态下对工件大端的有效支撑,框架夹紧装置夹紧工件大端,开始加工.此工艺装置设计的优势在于方便装夹固定壳体和调整大端水平位置,压紧支撑组件配合双向移动支撑组件,方便壳体旋转.这种工艺装置组成不仅提高了加工效率,减轻了操作人员的工作量,而且可以更好地保证工件的最终加工质量[2-3].
3 结束语
此套加工工艺装置设计已申请发明专利和实用新型专利,在理论方面得到了一定的肯定；在实际生产应用中,企业已投入使用,壳体加工质量显著提高,生产效率大幅提高,既解决了壳体内腔复杂加工的问题,又满足了大批量生产的生产节拍要求.同时,此套加工工艺装置的研制为同类产品的加工提供了值得借鉴的方法和思路,为今后产品的加工奠定了扎实的技术基础,适应该大型产品的发展方向.
参考文献：
[1] 机械工业职业技能鉴定指导中心.中级镗工技术[M].北京:机械工业出版社,1999.
[2] 劳动部培训司.机床夹具[M].北京:劳动人事出版社,1989.
[3] 航空工业保定向阳航空精密机械有限公司.柔性夹具软件[M].石家庄:河北科学技术出版社,2000.
（责任编辑 邸开宇）
加工论文参考资料：
总而言之：本文论述了关于对写作内腔和异形和壳体论文范文与课题研究的大学硕士、加工本科毕业论文加工论文开题报告范文和相关文献综述及职称论文参考文献资料有帮助。
