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【摘 要】针对加工薄壁锥套零件易产生变形、震动、精度不高等不良现象的特点，分析了如何提高薄壁锥套零件加工精度和效率的具体方法。
【关键词】薄壁锥套 大批量 优化夹具
一、前言
我校在和企业合作中接到如图1所示的薄壁锥套零件加工，毛坯为45钢材料的管件，尺寸公差和形状公差要求较高，且要求大批量生产。通过实操教师的分析，薄壁锥套件加工比较棘手，其主要影响因素有：（一）易受力变形：薄壁锥套件壁薄、刚性差，强度弱，在夹紧力的作用下容易产生变形，变成俗称的“马蹄形”，从而影响工件的尺寸精度和形状精度，不易保证加工质量；（二）易受热变形：因工件较薄，切削热会引起工件热变形，使工件尺寸难于控制；（三）易振动变形：在切削力（特别是径向切削力）的作用下，容易产生振动和变形，影响工件的尺寸、形状、位置精度和表面粗糙度；（四）尺寸测量困难：零件大端尺寸是在内锥面与倒角锥面交线处，所以难以找准位置进行测量。尤其是对于批量大的生产，快速的装夹、检测也是考虑的重点。
二、实施措施
我们除了利用数控车床的高加工精度及高生产效率特点保证零件加工质量之外（如对工件的装夹、刀具的选择、程序的编制等），重点在对锥孔的测量方法上进行合理的转化，同时对夹具结构进行了创新设计，从而有效地克服了锥孔尺寸测量难、薄壁锥套件在加工过程中出现的变形等问题，保证了加工精度，提高了加工效率。
（一）确定工艺方案
为了提高生产效率，减少装夹时间，进行大批量的生产，确定工艺方案如下：1、以外圆毛坯面为粗基准加工右端面和锥孔，并倒角；2、以加工好的锥孔为精基准车削外圆和右端面，并倒角。
（二）优化夹具设计
为提高生产效率，如何通过一次装夹加工外圆和左端面？如图1所示，此薄壁锥套零件，左端面和锥孔已加工完毕，需要车削外圆和右端面。由于工件较薄（厚度3mm），刚性较差，如果采用轴向夹紧或增加工艺肋等其他装夹方式，将会受到轴向切削力和热变形及震动的影响很难达到技术要求，更无法使外圆和左端面的加工通过一次装夹完成，从而不能达到大批量生产的要求。为了保证工件在加工时的定位准确，裝夹方便、可靠、快速，并且减小薄壁零件在加工过程当中的震动，要充分考虑如何装夹定位与装夹可靠的问题。为此优化设计了专用夹具，如图2所示。
1.夹具结构.图2中工件1为拉杆，材料为45号钢，右端锥度面刚好与弹力轴套2上的夹头内锥孔相配合，使工件在夹具中定位及承受切削力，如图4所示。工件2为弹力轴套，是夹具主体，材料为弹簧钢，左端装夹到机床卡盘上，右端为弹力夹头部分，用来装夹工件。夹具体加工之后要对其进行热处理，但处理的部位要合理，夹头头部、中间部分， 其硬度大概为45～ 50HRC， 夹头尾部不淬火， 以保证夹头弹性。另外在热处理完之后，对夹具体用线切割均匀的割出4个“山”字型槽，使夹头类似与弹簧片，通过弹力夹紧工件。
2.装夹过程及特点.如图3所示，3为已加工完左端面和内孔的工件，装夹的时候注意工件左端面紧靠夹具体右端面进行轴向定位，以便数控加工中快速保证轴向尺寸36。然后，旋转拉杆使其左移，弹力轴套的夹头由于弹力而紧贴在工件孔壁上加紧工件。安装工件时，夹头与工件锥孔有很小的间隙配合，夹紧过程当中，夹头膨胀均匀，加紧力圆周分布，可起到自调心作用以便保证同轴度。同时，接触面积较大，既可增加工件的刚性，又可吸收振动，具有一定的消振和减振作用。经使用，装夹牢固可靠，工件变形小，装夹便捷快速，适合批量生产。
（三）优化测量过程
在工序1中，如何测量孔的尺寸以保证其精度？该工件的精度主要体现在锥孔2.4°和大端尺寸φ32±0.03。锥孔的精度使用涂色法通过检测棒可以检测，但是φ32±0.03这一尺寸由于卡尺无法找准位置而难以测量（该处尺寸是内锥面与倒角锥面交线）。最后通过讨论分析，确定了间接测量方案，测量原理如图4所示。即通过检测棒把内孔中φ32±0.03这一尺寸精度转化为测量检测棒的长度尺寸，若要保证φ32±0.03这一精度，只要计算出长度L的公差尺寸，检测时保证L±0.4即可。这一测量方法大大减少了测量时间，同时提高了测量精度。
三、注意事项
（一）工件要夹紧，以防在车削时打滑飞出伤人和扎刀，但拉杆不能旋的太紧，以防零件车后变形和降低夹具使用寿命（主要表现在弹簧片断裂），工件夹紧到不打滑为准。夹具不使用时，旋出拉杆使其处于松开状态，防止弹力损失。
（二）在车削时使用适当的冷却液，能减少受热变形，使加工表面更好地达到要求。
（三）注意夹具的维护保养，拉杆锥面加少许机油，以减少运动部分之间的摩擦从而提高使用寿命。弹簧套筒经过长期使用后，应及时更换，以保证精度。
四、小结
通过实际加工生产，以上措施很好地解决了薄壁锥套零件加工过程中的变形、震动、效率低和加工精度不高和测量困难等问题，减少了装夹校正的时间，减轻了操作者的劳动强度，提高效率可以大批量生产。为今后更好的加工薄壁锥套零件提供了好的经验积累。
参考文献：
[1]李华.机械制造技术.高等教育出版社，2007
[2]薛彦成.公差配合与技术测量，1992
作者简介：肖俊（1983—），男，云南省昆明市人，单位：昆明工业职业技术学院，职务：教师。
【关键词】薄壁锥套 大批量 优化夹具
一、前言
我校在和企业合作中接到如图1所示的薄壁锥套零件加工，毛坯为45钢材料的管件，尺寸公差和形状公差要求较高，且要求大批量生产。通过实操教师的分析，薄壁锥套件加工比较棘手，其主要影响因素有：（一）易受力变形：薄壁锥套件壁薄、刚性差，强度弱，在夹紧力的作用下容易产生变形，变成俗称的“马蹄形”，从而影响工件的尺寸精度和形状精度，不易保证加工质量；（二）易受热变形：因工件较薄，切削热会引起工件热变形，使工件尺寸难于控制；（三）易振动变形：在切削力（特别是径向切削力）的作用下，容易产生振动和变形，影响工件的尺寸、形状、位置精度和表面粗糙度；（四）尺寸测量困难：零件大端尺寸是在内锥面与倒角锥面交线处，所以难以找准位置进行测量。尤其是对于批量大的生产，快速的装夹、检测也是考虑的重点。
二、实施措施
我们除了利用数控车床的高加工精度及高生产效率特点保证零件加工质量之外（如对工件的装夹、刀具的选择、程序的编制等），重点在对锥孔的测量方法上进行合理的转化，同时对夹具结构进行了创新设计，从而有效地克服了锥孔尺寸测量难、薄壁锥套件在加工过程中出现的变形等问题，保证了加工精度，提高了加工效率。
（一）确定工艺方案
为了提高生产效率，减少装夹时间，进行大批量的生产，确定工艺方案如下：1、以外圆毛坯面为粗基准加工右端面和锥孔，并倒角；2、以加工好的锥孔为精基准车削外圆和右端面，并倒角。
（二）优化夹具设计
为提高生产效率，如何通过一次装夹加工外圆和左端面？如图1所示，此薄壁锥套零件，左端面和锥孔已加工完毕，需要车削外圆和右端面。由于工件较薄（厚度3mm），刚性较差，如果采用轴向夹紧或增加工艺肋等其他装夹方式，将会受到轴向切削力和热变形及震动的影响很难达到技术要求，更无法使外圆和左端面的加工通过一次装夹完成，从而不能达到大批量生产的要求。为了保证工件在加工时的定位准确，裝夹方便、可靠、快速，并且减小薄壁零件在加工过程当中的震动，要充分考虑如何装夹定位与装夹可靠的问题。为此优化设计了专用夹具，如图2所示。
1.夹具结构.图2中工件1为拉杆，材料为45号钢，右端锥度面刚好与弹力轴套2上的夹头内锥孔相配合，使工件在夹具中定位及承受切削力，如图4所示。工件2为弹力轴套，是夹具主体，材料为弹簧钢，左端装夹到机床卡盘上，右端为弹力夹头部分，用来装夹工件。夹具体加工之后要对其进行热处理，但处理的部位要合理，夹头头部、中间部分， 其硬度大概为45～ 50HRC， 夹头尾部不淬火， 以保证夹头弹性。另外在热处理完之后，对夹具体用线切割均匀的割出4个“山”字型槽，使夹头类似与弹簧片，通过弹力夹紧工件。
2.装夹过程及特点.如图3所示，3为已加工完左端面和内孔的工件，装夹的时候注意工件左端面紧靠夹具体右端面进行轴向定位，以便数控加工中快速保证轴向尺寸36。然后，旋转拉杆使其左移，弹力轴套的夹头由于弹力而紧贴在工件孔壁上加紧工件。安装工件时，夹头与工件锥孔有很小的间隙配合，夹紧过程当中，夹头膨胀均匀，加紧力圆周分布，可起到自调心作用以便保证同轴度。同时，接触面积较大，既可增加工件的刚性，又可吸收振动，具有一定的消振和减振作用。经使用，装夹牢固可靠，工件变形小，装夹便捷快速，适合批量生产。
（三）优化测量过程
在工序1中，如何测量孔的尺寸以保证其精度？该工件的精度主要体现在锥孔2.4°和大端尺寸φ32±0.03。锥孔的精度使用涂色法通过检测棒可以检测，但是φ32±0.03这一尺寸由于卡尺无法找准位置而难以测量（该处尺寸是内锥面与倒角锥面交线）。最后通过讨论分析，确定了间接测量方案，测量原理如图4所示。即通过检测棒把内孔中φ32±0.03这一尺寸精度转化为测量检测棒的长度尺寸，若要保证φ32±0.03这一精度，只要计算出长度L的公差尺寸，检测时保证L±0.4即可。这一测量方法大大减少了测量时间，同时提高了测量精度。
三、注意事项
（一）工件要夹紧，以防在车削时打滑飞出伤人和扎刀，但拉杆不能旋的太紧，以防零件车后变形和降低夹具使用寿命（主要表现在弹簧片断裂），工件夹紧到不打滑为准。夹具不使用时，旋出拉杆使其处于松开状态，防止弹力损失。
（二）在车削时使用适当的冷却液，能减少受热变形，使加工表面更好地达到要求。
（三）注意夹具的维护保养，拉杆锥面加少许机油，以减少运动部分之间的摩擦从而提高使用寿命。弹簧套筒经过长期使用后，应及时更换，以保证精度。
四、小结
通过实际加工生产，以上措施很好地解决了薄壁锥套零件加工过程中的变形、震动、效率低和加工精度不高和测量困难等问题，减少了装夹校正的时间，减轻了操作者的劳动强度，提高效率可以大批量生产。为今后更好的加工薄壁锥套零件提供了好的经验积累。
参考文献：
[1]李华.机械制造技术.高等教育出版社，2007
[2]薛彦成.公差配合与技术测量，1992
作者简介：肖俊（1983—），男，云南省昆明市人，单位：昆明工业职业技术学院，职务：教师。