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摘要：本文就某一不规则零件在数控车削中心（带有动力刀座和C轴功能的数控机床）上进行批量生产时的工艺分析、定位装夹如何设计专用的夹具以及程序编制等问题进行分析、优化加工方案，从而提高生产质量和效率。
关键词：车削中心；工艺分析；专用夹具
引言
我单位校企合作加工接到某液压设备公司送来的液压配件（如图1）。通过加工图纸和客户送来的毛坯进行加工工艺的分析，分析结果为：该零件属于不规则端盖件，毛坯为精铸不锈钢件，加工余量小而均匀；加工的内容涉及到车、铣（主要是钻孔加工）的综合加工；尺寸精度和位置精度要求较高，采用通用夹具难以保证加工质量。
1.工艺规划
1.1加工工艺规程设计原则
（1）以保证零件加工质量，达到设计图纸规定的各项技术要求为前提。
（2）工艺过程有较高的生产效率和较低的成本。
（3）充分考虑和利用现有生产条件，尽可能作到平衡生产。
（4）尽量减轻工人劳动强度，保证安全生产，创造良好文明劳动条件。
（5）积极采用先进技术和工艺，减少材料和能源消耗，并应符合环保要求。
1.2机床的选用
读零件图根据工艺分析的结果和工艺设计的原则，在机床的选用上根据现有的校企合作生产配备的设备和加工的精度综合进行选用，决定采用奥地利进口的车削中心进行该零件的加工，可以减少加工的工序和装夹的次数，减少装夹误差以保证零件加工质量同时能大大减轻工人劳动强度。
车削中心是以车床为基本体，并在其基础上进一步增加动力刀座。集车、铣、钻、镗功能于一体的数控机床，其强大的车削功能，独具特色的Y轴、C轴铣功能，使零件装夹、定位次数减少，多工序车削、铣削部位在一次加工完成，工序高度集中。车削中心是一种复合式的车削加工机械，能让加工时间大大减少，不需要重新装夹，以达到提高加工精度的要求。
1.3加工路线的规划
制定加工的路线时，虽然毛坯为不规则形状精不锈钢件，但还是有一定的误差存在，定位时属于粗基准定位。为保证加工质量，加工时粗基准只能选用一次，根据加工原则，最后采用基准先行的工艺方法，先加工基准面（图纸上的A面）以及相关的内容在一次装夹完成。
工序1：加工基准面（A面）→?45内孔粗、精车→钻4-?8孔。
工序1加工完成后，再以加工完成的A面和对角的两个?8孔（采用一面两孔的定位方式）作为定位基准使用专用夹具安装到车削中心上加工余下工序。
工序2：加工B面→?8加工（钻、扩、铰）→钻3-?4孔。
2.夹具设计
2.1液压卡盘软爪装夹
对毛坯如何安装在机床上进行了初步的试验，通过试验发现在加工工序1的时候，毛坯能直接安装到卡盘上。但是由于缺少Z向定位，毛坯每次安装位置不一致或安装位置倾斜造成加工余量不均匀影响加工，严重的情况下还造成工件加工余量不足，有残留的毛坯表面和容易夹伤不加工表面，造成工件报废从而影响生产效率，使生产成本大大提高。
考虑到以上因素，在加工工序1时，采取软爪（铝爪）装夹?55的外表面，夹持长度约为30mm（如图2）。为了把安装的误差减到最小，在设计用软爪装夹毛坯时，软爪最好在机床上加工成形。采用软爪装夹时，由于采用液压卡盘，在加工时，要把握好夹紧力；如果夹紧力过大，会造成工件变形，夹紧力过小，工件在加工时的位置会松动，严重的会造成加工事故，需要选用一个正确的夹紧力。
2.2专用夹具设计及工件安装
在机械加工过程中，为了保证加工精度，固定工件，使之占有确定位置以接受加工或检测的工艺装备统称为机床夹具，简称夹具。工件的安装包含了两个方面的内容：
（1）定位：工件应准确地安放在机床的合适位置上，使工件相对于刀具及机床占有正确的加工位置，保证其被加工表面达到工序所规定的各项技术要求；
（2）夹紧：工件定位后，还需对工件压紧夹牢，使其在加工过程中不发生位置变化。
在加工工序2时，为了要保证工件的位置精度，需要采用专用夹具进行装夹。由于工序1和工序2的加工部分轴线为90?夹角，并且有垂直度（0.05mm）的位置度要求。所以在设置夹具的时候，首选选择夹具的主体形状为90?角铁类的夹具体，定位元件为定位销。工件在夹具体上的定位方式为两孔一面（如图3）。为提高夹具的定位精度和减小夹具的安装误差，夹具主体部分直接在车削中心上加工成形，减少夹具安装在机床上的安装误差以提高工件的加工精度。（在机床上直接加工夹具主体时，夹具安装在机床的误差能减在最少，一般可以忽略不算）。
设计好主要用于定位的夹具主体后，这时要考虑的是夹紧的机构。在数控车加工中，夹具和工件同时进行回转运动，而夹具的本体为角铁类夹具体，在旋转的过程中，由于惯性力的作用，会造成转动不均匀，影响加工质量；严重的情况下还会造成夹具体飞出卡盘，造成人身安全事故。所以在设计本夹具夾紧机构的同时，本着装夹方便、可靠的原则，把动平衡力的因素也一并考虑进去，尽可能把不平衡力减到最小，使夹具能在主轴上很好的运转。最后经过夹具体和工件毛坯重量进行计算和分析，设计出夹紧机构（如图4）。
由于毛坯材料是精铸不锈钢件，表面不需要进行加工，设计夹紧机构时，不能压坏工件表面，故采用螺纹压板的夹紧方式。夹紧机构安装在夹具体的方式为一面两孔定位，最后采用螺纹紧固的方式把夹具体和夹紧机构配合成一个整体，形成夹具进行工件的安装（如图5）。
3.程序编制
程序输入到机床有两种方法，分别是手工编程和自动编程。由于车削中心编程比普通数控机床编程较为复杂，更加容易出错，因此本产品加工基本采用自动编程为主，通过CAM加工软件绘制加工图形并生成加工刀具路径，最后生成加工程序。在程序的编制上根据加工工序，分别设计出两个刀路（如图6），最后生成加工程序并传输到机床上进行加工。
4.总结
通过采用该夹具对该零件进行生产，很好的解决了工件加工过程中的装夹和定位问题，同时采用车削中心，减少对工件的二次安装误差，大大提高了零件的生产效率，保证了该零件的批量生产要求。
参考文献：
[1]汤湘中编著.《机床夹具设计》，国防工业出版社，1988.5.
[2]金向楷主编.《机械加工工艺基础》，清华大学出版社，1990.9.
[3]朱耀祥，浦林祥主编.《现代夹具设计手册》机械工业出版社，2010.2.
[4]田培棠，石晓辉，米林.主编《夹具结构设计手册》国防工业出版社，2011.1.
关键词：车削中心；工艺分析；专用夹具
引言
我单位校企合作加工接到某液压设备公司送来的液压配件（如图1）。通过加工图纸和客户送来的毛坯进行加工工艺的分析，分析结果为：该零件属于不规则端盖件，毛坯为精铸不锈钢件，加工余量小而均匀；加工的内容涉及到车、铣（主要是钻孔加工）的综合加工；尺寸精度和位置精度要求较高，采用通用夹具难以保证加工质量。
1.工艺规划
1.1加工工艺规程设计原则
（1）以保证零件加工质量，达到设计图纸规定的各项技术要求为前提。
（2）工艺过程有较高的生产效率和较低的成本。
（3）充分考虑和利用现有生产条件，尽可能作到平衡生产。
（4）尽量减轻工人劳动强度，保证安全生产，创造良好文明劳动条件。
（5）积极采用先进技术和工艺，减少材料和能源消耗，并应符合环保要求。
1.2机床的选用
读零件图根据工艺分析的结果和工艺设计的原则，在机床的选用上根据现有的校企合作生产配备的设备和加工的精度综合进行选用，决定采用奥地利进口的车削中心进行该零件的加工，可以减少加工的工序和装夹的次数，减少装夹误差以保证零件加工质量同时能大大减轻工人劳动强度。
车削中心是以车床为基本体，并在其基础上进一步增加动力刀座。集车、铣、钻、镗功能于一体的数控机床，其强大的车削功能，独具特色的Y轴、C轴铣功能，使零件装夹、定位次数减少，多工序车削、铣削部位在一次加工完成，工序高度集中。车削中心是一种复合式的车削加工机械，能让加工时间大大减少，不需要重新装夹，以达到提高加工精度的要求。
1.3加工路线的规划
制定加工的路线时，虽然毛坯为不规则形状精不锈钢件，但还是有一定的误差存在，定位时属于粗基准定位。为保证加工质量，加工时粗基准只能选用一次，根据加工原则，最后采用基准先行的工艺方法，先加工基准面（图纸上的A面）以及相关的内容在一次装夹完成。
工序1：加工基准面（A面）→?45内孔粗、精车→钻4-?8孔。
工序1加工完成后，再以加工完成的A面和对角的两个?8孔（采用一面两孔的定位方式）作为定位基准使用专用夹具安装到车削中心上加工余下工序。
工序2：加工B面→?8加工（钻、扩、铰）→钻3-?4孔。
2.夹具设计
2.1液压卡盘软爪装夹
对毛坯如何安装在机床上进行了初步的试验，通过试验发现在加工工序1的时候，毛坯能直接安装到卡盘上。但是由于缺少Z向定位，毛坯每次安装位置不一致或安装位置倾斜造成加工余量不均匀影响加工，严重的情况下还造成工件加工余量不足，有残留的毛坯表面和容易夹伤不加工表面，造成工件报废从而影响生产效率，使生产成本大大提高。
考虑到以上因素，在加工工序1时，采取软爪（铝爪）装夹?55的外表面，夹持长度约为30mm（如图2）。为了把安装的误差减到最小，在设计用软爪装夹毛坯时，软爪最好在机床上加工成形。采用软爪装夹时，由于采用液压卡盘，在加工时，要把握好夹紧力；如果夹紧力过大，会造成工件变形，夹紧力过小，工件在加工时的位置会松动，严重的会造成加工事故，需要选用一个正确的夹紧力。
2.2专用夹具设计及工件安装
在机械加工过程中，为了保证加工精度，固定工件，使之占有确定位置以接受加工或检测的工艺装备统称为机床夹具，简称夹具。工件的安装包含了两个方面的内容：
（1）定位：工件应准确地安放在机床的合适位置上，使工件相对于刀具及机床占有正确的加工位置，保证其被加工表面达到工序所规定的各项技术要求；
（2）夹紧：工件定位后，还需对工件压紧夹牢，使其在加工过程中不发生位置变化。
在加工工序2时，为了要保证工件的位置精度，需要采用专用夹具进行装夹。由于工序1和工序2的加工部分轴线为90?夹角，并且有垂直度（0.05mm）的位置度要求。所以在设置夹具的时候，首选选择夹具的主体形状为90?角铁类的夹具体，定位元件为定位销。工件在夹具体上的定位方式为两孔一面（如图3）。为提高夹具的定位精度和减小夹具的安装误差，夹具主体部分直接在车削中心上加工成形，减少夹具安装在机床上的安装误差以提高工件的加工精度。（在机床上直接加工夹具主体时，夹具安装在机床的误差能减在最少，一般可以忽略不算）。
设计好主要用于定位的夹具主体后，这时要考虑的是夹紧的机构。在数控车加工中，夹具和工件同时进行回转运动，而夹具的本体为角铁类夹具体，在旋转的过程中，由于惯性力的作用，会造成转动不均匀，影响加工质量；严重的情况下还会造成夹具体飞出卡盘，造成人身安全事故。所以在设计本夹具夾紧机构的同时，本着装夹方便、可靠的原则，把动平衡力的因素也一并考虑进去，尽可能把不平衡力减到最小，使夹具能在主轴上很好的运转。最后经过夹具体和工件毛坯重量进行计算和分析，设计出夹紧机构（如图4）。
由于毛坯材料是精铸不锈钢件，表面不需要进行加工，设计夹紧机构时，不能压坏工件表面，故采用螺纹压板的夹紧方式。夹紧机构安装在夹具体的方式为一面两孔定位，最后采用螺纹紧固的方式把夹具体和夹紧机构配合成一个整体，形成夹具进行工件的安装（如图5）。
3.程序编制
程序输入到机床有两种方法，分别是手工编程和自动编程。由于车削中心编程比普通数控机床编程较为复杂，更加容易出错，因此本产品加工基本采用自动编程为主，通过CAM加工软件绘制加工图形并生成加工刀具路径，最后生成加工程序。在程序的编制上根据加工工序，分别设计出两个刀路（如图6），最后生成加工程序并传输到机床上进行加工。
4.总结
通过采用该夹具对该零件进行生产，很好的解决了工件加工过程中的装夹和定位问题，同时采用车削中心，减少对工件的二次安装误差，大大提高了零件的生产效率，保证了该零件的批量生产要求。
参考文献：
[1]汤湘中编著.《机床夹具设计》，国防工业出版社，1988.5.
[2]金向楷主编.《机械加工工艺基础》，清华大学出版社，1990.9.
[3]朱耀祥，浦林祥主编.《现代夹具设计手册》机械工业出版社，2010.2.
[4]田培棠，石晓辉，米林.主编《夹具结构设计手册》国防工业出版社，2011.1.