实战教学丨从工件缺陷分析到夹具改进

前言

生产中发现加工零件尺寸精度出现问题对于企业来说是非常头疼同时也是很常见的一件事。遇到这样的情况，应该怎么办，如何分析和改善？今天夹具侠分享一篇文章，针对壳体工件精车外圆工序外径超差的现象进行了分析，改进了壳体精车外圆夹具，将原夹具的径向夹紧改为轴向拉紧。同时介绍了夹具结构及工作过程。并对夹具主要零件的设计作了详细的介绍。话不多说，就让我们开始吧！

下图所示是某公司产品的重要零件。

图1 壳体

一、生产中出现的问题及原因分析

1.1：生产中出现的问题

图2 精车外圆夹具

1.2：原因分析

①由于该工件毛坯采用管材，而管材经过固溶处理和自然时效后，内部存在较大的残余内应力。

②由于该工件壁厚较薄，如果夹具与工件被夹部位接触面积太小，夹紧时，工件就会产生过大的弹性变形。工件加工完成从夹具上卸下后，夹紧力消失，工件产生弹性恢复致使外径超差。

③由于选择切削用量过大，工件在切削过程中，受到较大的切削力作用，使工件产生弹性变形。

二、改进措施

针对壳体产生变形的原因，提出以下改进措施：

①采用高低温循环处理工艺

为减小材料内部的残余内应力，一般采用高低温循环处理工艺。虽然能减小材料内部的残余内应力，但增加了能量消耗。

②合理选择切削用量

要减小夹紧力而又不致使工件在切削过程中发生“打滑”现象，只有减小切削用量，同时，适当提高切削速度，并合理选择刀具角度。

采用上述两种措施后，通过试验，加工后的工件外径大部分仍然超差。

三、精车外圆夹具改进

为减小工件的弹性变形，决定改进夹具的夹紧方式，将原来的径向夹紧改为轴向拉紧。改进后的精车外圆夹具如图3所示。

图3 改进后的精车外圆夹具

3.1：夹具结构

该精车外圆夹具的结构主要由定位及夹紧两部分组成。定位部分主要由拨杆1、法兰盘2、心轴3组成；夹紧部分主要由连接套4、夹紧套5组成。

3.2：夹具工作过程

3.3：效果

采用改进后精车外圆夹具加工的工件，尺寸精度和几何形状精度都完全满足产品图的要求。

四、夹具主要零件的设计

4.1：心轴的设计

心轴是壳体精车外圆夹具中比较重要的一个零件，主要是用来定位和连接夹具上其他零件，因此，要求心轴具有良好的综合机械性能。设计的心轴如图4所示。

图4 心轴

心轴选用45钢制造，热处理250～280HB。

4.2：连接套的设计

连接套也是夹具中重要的一个零件，主要是用来定位和夹紧工件。设计的连接套如图5所示。

图5 连接套

连接套选用45钢制造，热处理250～280HB。

五、生产中注意的问题

①工件在精车外圆前，必须先粗车外圆。其目的是切除外表面的大部分余量，以保证之后精车外圆的加工精度。经过粗车外圆的工件，在常温下，必须放置24H以上，方可转入下一道工序。

②精车外圆工序采用两个工步，第1工步先半精车外圆，外圆留加工余量0.15 mm；第2工步精车外圆，保证各尺寸。

结语

该夹具结构紧凑，拆装方便，制造简单，加工出的工件完全满足产品图要求。同时，该夹具结构也为同类型工件的加工提供了借鉴。

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