◇安徽天航机电有限公司 吴 敏 高茂洋 张 昊 常星星

在方形薄板外圆及内孔加工的过程中，包括用于内孔加工的所有压紧装置，将待加工的薄板整体收集，通过两种不同的装夹方式进行加工，包括将待加工方形薄板压制在一起放在T型夹块的端面上，绕圆周方向制4个均匀分布的螺纹孔，使其压力均匀分散，通过圆柱夹块将待加工的方形薄板压住，采用内六方螺钉拧入的方式将两者配合连接，使其中间待加工的方形薄板紧紧固定，为保证内孔加工的高精度与高效率，将孔加工后的方形薄板压制在一起穿入放在内孔装夹件上，通过外六方螺帽将其拧入固定，通过车床的三爪卡盘将其固定，保证外形加工的高稳定性与高效性。

在方形薄板外圆及内孔加工的过程中，包括用于内孔加工的所有压紧装置，将待加工的薄板整体收集，通过两种不同的装夹方式进行加工，包括将待加工方形薄板压制在一起放在T型夹块的端面上，绕圆周方向制4个均匀分布的螺纹孔，使其压力均匀分散，通过圆柱夹块将待加工的方形薄板压住，采用内六方螺钉拧入的方式将两者配合连接，使其中间待加工的方形薄板紧紧固定，为保证内孔加工的高精度与高效率，将孔加工后的方形薄板压制在一起穿入放在内孔装夹件上，通过外六方螺帽将其拧入固定，通过车床的三爪卡盘将其固定，保证外形加工的高稳定性与高效性。

方形薄板外圆及内孔加工零件作为垫片或者保护圈，被广泛使用于航空航天、深海制造等机械配合使用中，加工件的材质大多可以分为氟塑料或金属类等[1-4]，它主要用于固定螺栓与螺纹孔或者是在装配时达到密封的作用。由于零件本身厚度较小，当材质为金属类时，采用开口胎方式加工效率低下，一般采用电焊或者胶水等固定剂将薄板类的四周角固定，然后用电火花线切割技术进行制孔与割外形，可以大大提高加工效率同时避免由于零件厚度较薄导致四周变形。而当加工件材质为非金属氟塑料类等，由于线切割通过放电特性进行材料的去除，氟塑料本身不具有导电性，采用线切割方式不宜进行，而对于车床首先是加工件壁厚太薄，三爪卡盘无法进行装固定，采用常见的开口胎进行装夹[5-8]。由于其装夹力不容易控制，因此出现加工难度大，准备时间较长，效率低下的特点。本文为了解决上述问题，提出了一种方形薄板外圆及内孔加工的工装夹具。首先是薄板的内孔加工工装，包括T型夹块，采用易加工的铝合金材质，零件两端的尖边制光滑圆角，防止人为的擦伤，在圆柱上端制4处均匀的螺纹孔，环孔距中心的距离要大于待加工零件的尺寸要求，正是由于工装夹具的稳定性、一致性，从而保证了加工生产效率。

1 零件结构分析

根据工件材料的供应状态及标准，选择正确的材料型号，通过毛坯尺寸用钳工工种进行下料，为防止下料的物体四周出现尖边，对操作人员存在风险，对方形毛坯用刮边刀对毛刺进行去除，如图1为航空航天常用的方形毛坯。图2为加工成形的薄壁件，通常加工的材料为铝合金或者氟塑料等材质，由于此类零件的厚度较薄，一般为1～3mm，用三爪卡盘装夹单个零部件易出现尺寸变形，难以保证图样尺寸要求。

图1 方形毛坯

图2 成品件

2 圆孔加工工装研究

通过图2成品件对产品的工艺进行分析，有两种加工方式，一种是先加工孔再加工外形，另外一种是先加工外形再加工内孔，通常机床操作和分析发现，第二种方式中加工基准不便找正，因此可先进行孔加工，然后再进行外圆加工，在孔加工过程中，先制作T型夹块，用于承载车方形薄片内孔所需的支撑平台，制造T型夹块中选择机床易切削的材料铝合金2A12，在加工的接触面约为方形毛坯横截面1.2倍，在加工T型块上表面时，保证表面质量，将收集的待加工件整齐的叠放在一起，固定在T型夹块的上表面。对于T型夹块上面的待加工薄板。为实现更好的配合效果，达到产品固定作用，在T型夹块上表面制4处均匀分布的螺纹孔与圆柱夹块进行配合，因此在圆柱夹块上也同样制4处均匀的螺纹孔，其孔的大小与T型夹块一致，两者通过螺钉配合使用。在制备螺钉过程中，采用强度较高的不锈钢材质，防止过多的拆卸与转配导致螺纹变形，在配合中螺纹杆的长度需超过T型夹块的下端4～5mm，这样可以增强配合过程中四处螺钉的固定。为防止金属件锐边对操作人员有人身伤害，所有的外边均需进行圆角处理或者通过钳工进行倒钝，通过内六方扳手缓慢的将螺钉拧入T型夹块与圆柱夹块之间，其零部件配合组装方式如图3所示。

图3 零部件配合组装图

3 外圆孔加工工装研究

采用三爪卡盘对T型夹块圆柱体部分进行装夹，然后用车床进行车制内孔，达图样尺寸要求，当方形薄板内孔加工完成后，对每一件的内孔进行边缘去毛刺，在设计外圆加工工装时，首先是通过加工完成后的内孔，作一个内孔装夹件用于规定内孔，同样采用质轻、易加工的铝合金2A12材质，为方便加工件内孔与工装上轴的连续工作，采用间隙配合方式。在设计整个内孔装夹件中，为防止加工件在车外圆过程中，刀具与工件撞刀，留有一定的退刀距离，因此在配合的圆柱轴与三爪卡盘夹持圆柱之间留有一部分轴肩，轴肩距三爪卡盘夹住的圆柱形端面处预留一部分距离，通常保持5mm的长度。

同时内孔装夹件的上端需要制螺纹，即为与加工件内孔配合的圆柱轴的上端处，设计直径比内孔小的轴，为保证工件的强度性能等要求，上端直径比孔小3～5mm，螺纹杆长度与孔配合的轴端面处截止，将内孔加工完成后的薄板样件有序的叠放在一起，与轴进行配合。

为保证所加工的薄壁板与轴端面牢靠固定，同时方便整个装配方式的装夹与拆卸，在设计所使用的六方螺钉时，采用质轻且易加工的铝合金2A12材质，整个工件采用通孔的形式，孔的大小比螺纹轴小1mm左右，六方螺钉底部采用圆柱体方式，圆柱体的内部有螺纹，保证螺纹的大小装夹件上的最小直径轴上的螺纹一致，两者配合使用，同时圆柱体的直径根据加工件的外圆直径进行选择，根据实验研究，圆柱体的直径比加工件外圆直径小2mm，不仅可以避免刀具在加工过程中与圆柱体进行碰撞，同时较大面积与加工件接触，在轴向拧入增加力时，减小工件局部受力，保证加工件尺寸的稳定性，提高了加工的质量。通过六方扳手与螺母配合使用，大大减轻了装配与拆卸的繁琐过程，减小操作时间，提高了加工的效率。

为防止加工的金属件端面出现的锐边对操作人员产生擦伤，对外圆加工工装中的所有零件的端面进行R1倒圆或者采用钳工进行手工去毛刺，图4为外圆加工的工装组合图。

图4 外圆加工工装图

4 结束语

在方形薄板外圆及内孔的加工过程中，当加工的材料为氟塑料或者非金属材质时，由于电火花线切割放电特性，通常无法进行割制，根据加工件的外形及内孔尺寸，需要采用特殊的工装设计，将加工件通过外圆工装与内孔工装进行拆分加工，使得此类的薄壁件加工难度降低，同时也提高了产品生产效率，该工装可以适合此类不同材料的加工，根据工艺的不同也可以单独使用，即单工序制孔或者是车外圆，工装具有典型性，为航空航天上的薄壁件加工提供有用的参考价值。