轮毂加工的夹爪改进与工艺优化研究

检查同一点夹紧和放松的情况。发现整个轮毂总是存在着上升和倾斜的现象，尽管这上升和倾斜的尺寸很小，相差都在0.02 mm以内。

这个发现让我想起最初调试工艺的情况。如果这边0.02 mm，那边0.02 mm，多个误差累积下，那么端面0.05 mm的跳动就很难保证了。反过来，如一一得以控制，那么普通车这一工序则就可以省去。

首先将原来夹Ф280 mm的夹爪更换上，然后用一个已经加工好的轮毂放在定位块和夹爪间，反复观察。同时自制了一个直角扁铁来辅助测量。即先将扁铁的一直角边固定在夹爪上，在夹爪不受力的状态下使另一边垂直；然后夹紧轮毂，在悬空一直角边取100 mm进行测量，高点和低点竟相差0.05 mm，如图2所示。

当然，这0.05 mm应该是夹爪底部联接件在受很大力后存在的间隙和夹爪与工件受力后的弹性变形所组成的。因此我推算出夹爪夹紧面的倾斜量为：40×（0.05/100）=0.02 mm。同时，还存在另一个问题，就是夹头端面与轮毂小端法兰面的间隙有5 mm左右。而根据轮毂所夹的位置，如果能够尽量往Ф280 mm圆的根部夹紧的话，那么它的变形量将进一步减小。

3 解决问题

综合上面所出现的问题，可以分三步进行解决：

①重新调整夹爪、定位块和工件之间的相对位置，使轮毂的变形量达到减小。因为轮毂的形状和尺寸是固定的，所以只能从夹爪和定位块来改变。

因夹爪接下来需要进行车削，所以必须要先准备一工件作为夹爪的支承块。而且定位块要高出夹爪，所以先进行拆除。拆除好后，先夹爪夹紧着支承块，再对车削工艺进行改进。首先车削夹爪的端面，选取高度最低的一个夹爪后，再降低0.3 mm左右，然后将三个夹爪端面车成同一高度。其次对夹爪的外边进行车削。因为改进后的夹爪端面与轮毂法兰的间隙只有0.5 mm，而在轮毂的正常加工过程中，很容易把夹爪外边车到或撞到。所以要把夹爪的外边先车削一小台阶，5 mm的深度和Ф375 mm的直径。然后把定位块装回，并且要调整好定位块高度，高出夹爪端面高度0.8～0.9 mm左右，然后把定位块锁紧固定好。最后在夹爪端面上把车刀升高0.5 mm，把定位块端面车一刀，这样，就改变了轮毂的夹紧位置，如图3所示。

②解决夹紧轮毂时出现的抖动、上升问题。夹爪在受力后的底部与夹爪夹紧面之间会形成一力偶，导致各联接件产生微量的弹性变形，从而引起夹头向后仰。而夹紧轮毂时，夹爪面不是同时接触工件的，就会产生抖动现象。另外，在夹紧时的瞬间夹头表面和轮毂的接触面先是面接触的，然后夹头向后仰，转变为线接触，从而导致工件向上产生极微小的高度。假如夹紧时先由线接触，然后再转变为面接触，那么夹爪就会很牢地把工件抠紧。

所以把夹爪车削一个锥度，使其夹紧由线到面；同时，面接触时尽量消除夹爪向后仰，以及夹爪与毛坯之间的弹性变形量。另外，法兰端面到Ф280 mm外圆面有一刀尖圆弧R1.2 mm。为了避开刀尖产生圆弧，要倒一个1×45 ？觷的角。加工好后将夹爪和定位块进行去锐倒棱，如图4所示。

③将夹紧压力20 kgf/cm2下调至设备最低安全压力18 kgf/cm2，以减小工件法兰面的变形量。

先解决好这三步后，接下来重新对刀、改程序和试加工了。在程序和刀补都准确无误后，就拿小端已加工好的轮毂（Ф380 mm外圆未加工）进行试加工。

加工情况非常稳定，工件加工好后送三坐标进行全面测量，结果与图纸要求完全一致，并且最难解决的法兰面跳动在0.04 mm。

接下来连续加工了10多件，其跳动都在0.035～0.045 mm之间。加工后的轮毂效果图如图5和图6所示。

4 重新更改工艺后的生产情况

在更改工艺后，省去了普通车削这一工序，全部由数控机床完成。而且法兰面跳动也一直保持在0.035～0.045 mm之间。

5 结 语

经过这次夹爪的改进，将难解决的问题解决了，省去了普通车削这一工序，从而优化了工艺。同时，为下一步优化加工程序、提高加工速度打下了基础，使轮毂组重新走回了较为科学、合理的工艺。并且，本次的工艺改进为该公司节省了加工时间、缩短了加工周期，从而提高了该公司的生产效率，降低了成本。根据初步测算，经过改进后，省了两台普通车床，四个车工，另节省了工人工资、刀具消耗、车床电费等，一年下来最少可以节约10万元左右。

参考文献：

[1] 宋小春，张木青.数控车床编程与操作[M].广州：广东经济出版社，2005.

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