管口復(fù)合圓弧外形加工工藝

■新興重工湖北三六一一機(jī)械有限公司 （襄陽 441002） 占 鑫 饒 琢

管口復(fù)合圓弧外形加工工藝

■新興重工湖北三六一一機(jī)械有限公司 （襄陽 441002） 占 鑫 饒 琢

摘要：大型零件偏心管口外形的加工一直是個(gè)難題，傳統(tǒng)的車削加工需要有大型車床，對夾具的設(shè)計(jì)制作要求也很高，對此，采用加工中心，經(jīng)過工藝優(yōu)化，設(shè)計(jì)了簡單易用的自定心夾具及專用刀具，不僅消除了零件變形的影響，降低了廢品率，加工效率也非常高，滿足了生產(chǎn)要求。

1. 管口結(jié)構(gòu)

在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)總成中，進(jìn)、出水管及進(jìn)、出氣管一般都有類似圖1所示的管口結(jié)構(gòu)，該管口用于聯(lián)接軟管，由于要保證配合密封性，對管口外形及表面粗糙度都有一定的要求。

2. 加工方式的選擇

目前該管口外形一般都是采用數(shù)控車床加工，但其一般只適用于小型零件。我公司加工的一款出水管（見圖2）總長近1m，管口到最遠(yuǎn)端距離達(dá)950mm，如果采用車削加工，則必須使用回轉(zhuǎn)直徑＞950mm×2=1 900mm的車床，而我公司最大的車床回轉(zhuǎn)直徑只有1 200mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到要求。而且即便有更大的車床，如此極端偏心的結(jié)構(gòu)，對夾具的設(shè)計(jì)以及加工中零件高速偏心旋轉(zhuǎn)的安全問題都是極大的考驗(yàn)。經(jīng)過工藝分析，我們決定采用加工中心，設(shè)計(jì)夾具及專用刀具來進(jìn)行加工。

3. 夾具的設(shè)計(jì)及改進(jìn)

圖1　管口結(jié)構(gòu)

圖2　出水管

圖3　初始夾具結(jié)構(gòu)圖

最初的夾具我們采用傳統(tǒng)的一面兩銷定位方式（見圖3），加工時(shí)找正管口的理論軸心位置后，按數(shù)控程序來加工管口外形。但是加工過程中出現(xiàn)了問題，由于該出水管結(jié)構(gòu)細(xì)長，鑄件在經(jīng)過鑄造工序各環(huán)節(jié)處理后產(chǎn)生了變形，即使采用校形處理

后仍然不能完全消除變形，這樣每個(gè)零件加工出來的基準(zhǔn)面對零件外形就會(huì)不一致，這就造成了以基準(zhǔn)面定位來加工的管口實(shí)際位置偏離其理論位置，導(dǎo)致加工時(shí)出現(xiàn)壁厚不均勻的現(xiàn)象，不僅影響外觀，也會(huì)影響管口強(qiáng)度，以致加工廢品率居高不下。為此，我們不得不在每個(gè)零件加工前都采用手工對刀找正管口實(shí)際軸心的方法，來避免加工偏的問題，效率非常低下。

為了徹底解決這個(gè)問題，我們改進(jìn)了定位方式，重新設(shè)計(jì)了夾具（見圖4）。利用管口下端半圓外形來定管口軸心，采用零件側(cè)邊加工面來定管口軸向距離，同時(shí)增加防轉(zhuǎn)側(cè)限位來保證零件裝夾狀態(tài)的一致性。由于不采用基準(zhǔn)面來定位，而是采用了和管口同軸的外形來定軸心，零件的變形也就無法對管口的加工造成影響，這樣只用找正一次管口軸心，就可以放心地加工了，而且加工后的管口外形壁厚非常均勻、美觀，加工效率也有了極大的提高。

4. 專用刀具的設(shè)計(jì)

為了方便加工出管口圓弧外形，我們設(shè)計(jì)并制作了專用的刀具（見圖5），該刀具由刀柄、刀體和成形刀片組成，刀柄和刀體為一體式，刀體上開有刀片安裝槽，刀片采用標(biāo)準(zhǔn)刀片改制，利用線切割在刀片上割出與管口外形相匹配的形狀，然后經(jīng)過開刃處理，完成刀片的制作，最后通過銅焊將刀片焊接在刀體的安裝槽上。加工時(shí)，主軸帶動(dòng)刀具高速自轉(zhuǎn)，并向管口靠近，達(dá)到切削深度后刀具繞管口一周，管口外形就加工出來了，效率非常高。

圖4　優(yōu)化后夾具結(jié)構(gòu)圖

圖5　專用成形刀結(jié)構(gòu)圖

5. 結(jié)語

目前該零件已開始批量生產(chǎn)，該加工工藝經(jīng)過改進(jìn)完全達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)，管口外形尺寸及表面質(zhì)量均能達(dá)到要求。同時(shí)，此工藝操作方便、效率高，廢品率極低，滿足了加工要求。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 許祖德. 金屬切削刀具與磨具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995.

[3] 徐鴻本. 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊[M].遼寧：科學(xué)技術(shù)出版社，2004.

[4] 占鑫. 一種加工管口外形復(fù)合成形銑刀：中國，ZL 2013 2 0600533.4[P]. 2014-03-12.

專家點(diǎn)評

典型的加工技巧類文章，通過改進(jìn)夾具的工藝基準(zhǔn)和定位方式（采用和管口同軸的外形來定位軸心），消除零件變形對管口倒角造成的影響，提高加工效率。在不規(guī)則零件表面加工中，一些看似復(fù)雜的問題并不可怕，只要我們抓住重點(diǎn)，找到突破口，就可以輕松解決。

收稿日期：（20141225）