孙拴瑞薄壁壳体零件装夹方法

晋东公司“五小”创新优秀成果介绍
一、创新背景
我公司某两型产品试制完成，今年开始大批量的生产，产品中的壳体（壁厚0.26mm、底厚0.7mm、长95 mm和96 mm）零件是先经过几次冲压、之后旋压成型、再经过车端面、切总长机加工工序、最后表面处理而成的薄壁零件，在前期的试制中它的底厚加工与重量控制（即车端面、切总长工序）一直是个加工难题。

今年大批量生产的情况下，我们厂承担着车端面和车总长这两个机械加工工序，如何解决底厚加工与重量控制这一难题是能否保证完成公司年度计划任务的关键。

为此，分厂领导、主管产品的工艺技术员天天在车床边研究，寻找解决问题的办法，如何设计定位和装夹的工装夹具呢？这个夹具即要做到定位和装夹方便，而且又要减小装夹力和加工切削力引起的变形。

这个车端面、切总长工序简单，所以一开始车间先采用了车床主轴内安装心轴定位和软三爪外夹的方法用普通车床加工。

批量增大后，又用此方法在数控车床上加工，但是在生产中一直出现车端面之后底厚存在马骑型偏差，壁厚0.14的公差把握不好，另外由于生产工、普验工各自测量手法的不同也使测量尺寸变化较大，导致产生大量的废品，而且生产效率也不高，普车组每天只车端面60件的定额都很难完成，而且小组还承担着其他产品的生产任务，如何完成今年5万多件的生产计划，成了车间的一大难题，又如何考虑完成公司明年预计10-30万件的任务呢！
二、实施原理
通常薄壁零件的加工难点有两个：一是装夹方法的确定与工装夹具的设计。

二是如何防止零件在装夹与切削过程中产生几何变形。

所以壳体零件的机械加工关键也是在如何合理设计定位和装夹的工装夹具，其次在加工刀具、刀片、切削参数等的选用，做好这两方面工作薄壁零件的加工难题就会迎刃而解。

如何设计定位和装夹的工装夹具呢？这个夹具即要做到定位和装夹方便，而且又要减小装夹力和加工切削力引起的变形。

为此我和同事们反复分析、研究之后，确定了改软三爪外夹为软三爪心轴内撑的加工方法，此内撑心轴夹具可以把车端面和车总长工序合二为一，这样可以有效的提高生产效率。

之后我用Φ65mm、长200mm的圆钢，线切割切成三等分后，焊接在8英寸的软三爪上（三瓣的圆钢必须和软三爪先固定后焊接），安装在简易数控车的卡盘上，加工成外圆Φ58.3长150mm、倒角R2.5，之后安装工件进行反复试切。

确定了刀具、刀片类型以及切削参数与加工程序，并且在三爪卡盘的压力调整无法降低的情况下，通过查阅机床资料修改液压传感器设定值（＜0.1兆帕）后是工件装夹变形量明显变小，主轴转速也采用了恒表面切削速度G96 S120编程，采用了这两项措施后试验生产了400多件，收到了令人意想不到的满意效果，使底厚公差稳定控制在了0.04-0.06的变化范围内（工艺要求的公差为0.14mm），保证了工艺尺寸要求，班产由60件（不加工总长）提高到现在120件（车端面和车总长）。

通过以上的改进方法，成功的解决了该壳体零件底厚尺寸与重量控制的加工难题。

以下为改进前后工装夹具的对比图：
改进前的装夹方式改进后的装夹方式（外夹式不能加工总长）（内撑式车端面和总长工序合并）三、创新点
根据薄壁壳体零件的加工特点，从装夹方法和如何防止工件受装夹力和切削力而产生变形这两方面考虑，改外夹式为内撑式很好的解决了该零件的底厚控制问题。

简单的方法确收到了很好的效果，并且与专业夹具设计厂家所设计的夹具得到了一样的加工效果。

专业厂家设计的内撑式工装夹具自制的内撑式工装夹具
四、应用情况
该方法先在简易四工位数控车床上试验加工成功后，又在
车间另外两名同事的12工位高性能数控机床上推广该加工生产方法，两道工序合二为一班产120件，三台数控车两班生产每天720件。

到11月已经产出接近4万多件，保证了年底完成5万件的生产任务，更为明年预计10-30万件的生产计划奠定了良好的基础。

五、经济效益
原来的加工方法车端面工序每人、每台机床8小时最多加工60-80件，（按车间60的定额每天45元计算，加工一件0.75元）车总长每天600-1000件（按车间600的定额每天45元计算，加工一件0.075元）需要另外一台设备加工，现在采用该内撑方法加工后每人、每台机床8小时能加工75-120件（两道工序都完成），生产效率提高了2倍多，每天每个操作工能为车间节约45元的人工费，现在3台设备6个人两班工作制，每天能生产720件，每天能节约270元的人工费，并且少了车总长工序，少用了2台普通车床、剩了2名操作工的工资90元，现在每天共计可节约360元（每天720件计算），今年5万件预计能节约2.5万元。

明年10-30万的批量将预计节约可省下5万-15万元。

晋东公司
孙拴瑞
2015年10月。