CN108044387A - 一种定位块车加工夹具及精冲成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种定位块车加工夹具及精冲成形方法，采用复合精冲‑去应力退火‑车加工‑磨厚度‑热处理工艺方法，定位块平板胚料采用复合精冲工艺成形，短圆弧台阶采用数控车机加工，所述车加工夹具，包括定位板、芯轴、夹具体，芯轴及夹具体均为圆环形，芯轴外壁与夹具体内壁之间有间距，定位板、芯轴、夹具体三者同心，夹具体的内表面、定位板的上表面、芯轴的外表面形成用于放置待加工定位块的环形凹槽，环形凹槽内可同时放置若干待加工定位块，环形凹槽内开设与待加工定位板的定位孔适配的定位销孔一次装夹多件零件，实现定位块圆弧台阶车加工成形。本发明工艺方法加工的零件，生产质量稳定，生产效率高，对同类零件成形工艺提供参考。

Description

一种定位块车加工夹具及精冲成形方法

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，具体涉及一种定位块车加工夹具及精冲成形方法。

背景技术

定位块类产品为汽车变速箱中的零件，起到固定零部件的作用，其功能区域为台阶短圆弧，圆弧台阶面为装配时的配合面，因此尺寸公差较严，且需要热处理，圆弧台阶的成形为此类零件加工的一个难点。由于台阶尺寸较严格，若采用精冲挤压成形，无法满足平面度等尺寸精度要求，故选用数控车机加工成形。定位块圆弧台阶机加工技术难点有二，一是圆弧不足一个整圆，单个零件车加工效率低，退刀时影响圆弧尺寸，尺寸难以保证，且影响刀具寿命，增加成本；二是设计车加工夹具同时加工多件零件，若以两个圆孔定位固定待加工零件，为了达到定位精度，零件孔与定位销间隙不能太大，单边间隙为0.01-0.02mm，零件的装夹放入和取出不方便，加工效率低。因此，需要设计合适的车加工夹具，辅助完成定位块短圆弧台阶面成形。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种定位块车加工夹具及精冲成形方法，定位块平板胚料采用复合精冲工艺成形，短圆弧台阶采用数控车机加工，并设计一种结构简单的车加工夹具，一次装夹多件零件，实现定位块圆弧台阶车加工成形，按此工艺方法加工的零件，生产质量稳定，生产效率高，对同类零件成形工艺提供参考。

本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：

一种定位块车加工夹具，包括定位板、安装于所述定位板中部的芯轴、安装于所述定位板外周的夹具体，所述芯轴及夹具体均为圆环形，所述芯轴外壁与夹具体内壁之间有间距，所述定位板、芯轴、夹具体三者同心，所述芯轴及夹具体的上表面均凸出于所述定位板的上表面，所述夹具体的内表面、定位板的上表面、芯轴的外表面形成用于放置待加工定位块的环形凹槽，所述环形凹槽内可同时放置若干待加工定位块，所述环形凹槽内开设与待加工定位板的定位孔适配的定位销孔。

上述方案中，所述定位板的圆心处固定安装有限位块，所述限位块为圆柱状并与定位板同心，所述限位块外壁与所述芯轴内壁紧密贴合。

上述方案中，所述车加工夹具还包括安装于所述夹具体外周并与夹具体固接的软爪，所述软爪与数控车床固定连接。

本发明还提出了一种定位块精冲成形方法，包括以下步骤：

S1、复合精冲：采用复合精冲工艺冲压定位块平板胚料，形成带有两孔精冲件；

S2、去应力退火：将零件码放在金属周转箱内，通过退火炉进行去应力退火；

S3、车加工：采用数控车床配合所述车加工夹具对定位块短圆弧台阶面进行车加工成形；

S4、磨厚度：采用立轴圆台平面磨床将车加工后的定位块塌角面磨削到图纸要求尺寸；

S5、热处理：对磨厚度后的零件进行热处理。

上述方案中，步骤S3中，车加工包括如下工步：

第一步：调出定位块车加工程序，按程序设定装夹刀具；

第二步：安装定位块车加工夹具，校正夹具体圆周，全周圆跳动≤0.05mm；

第三步：装夹待加工零件，将若干定位块通过定位销放置在定位板上，零件毛刺面朝外，塌角面朝内；

第四步：使用铜棒向定位块和芯轴正面试压，使其贴合定位板平面后锁紧；

第五步：对刀，冷却水对准刀尖，调出车加工程序，对定位块车加工，形成阶梯面。

上述方案中，将零件码放在金属周转箱内，采用退火炉680℃保温2小时，炉冷至500℃后出炉置于室温冷却。

本发明的有益效果在于：

1)采用复合精冲-去应力退火-车加工-磨厚度-热处理工艺方法加工成形定位块类零件，与传统的机加工成形工艺相比，生产效率高，生产成本较低。

2)配备合适车加工夹具，对定位块台阶面车加工成形，提高了加工成形过程中的定位精度，满足图纸要求圆弧及台阶面尺寸，加工质量稳定，对同类型零件的车加工具有参考意义。

3)配备合适车加工夹具，一次可同时加工多件零件，生产效率高，节约生产成本，同时避免了加工过程中切换零件时刀具进刀和退刀对尺寸精度的影响及刀具寿命的影响，保证了加工质量的一致性和稳定性。

4)定位板通过螺钉和销钉固定在液压卡盘上，满足零件定位精度要求。

5)采用两孔放置零件，零件孔和定位销单边间隙0.1-0.2mm，通过液压卡盘的锁紧，由芯轴和夹具体夹紧定位块外形圆弧面来固定零件，方便加工过程中零件的装入和取出，生产效率较高。同时采用夹具体和芯轴夹紧零件，保证了零件外形圆弧、被加工圆弧和芯轴与机床同心，加工质量一致性好。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例中定位块产品结构示意图；

图2是本发明实施例中车加工夹具立体图；

图3是图2所示车加工夹具俯视图；

图4是图3所示车加工夹具B-B方向剖视图；

图5是本发明实施例中定位块精冲成形方法的流程图；

图6是本发明实施例中定位块胚料精冲成形工艺排样示意图。

图中：100、定位块；200、车加工夹具；201、定位板；202、芯轴；203、夹具体；204、限位块；205、软爪；206、定位销。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本实施例的定位块100材料为20#低碳钢或其他低碳渗碳钢，零件厚度为11mm，为厚板精冲件。定位块100包括一个台阶面和两个定位孔，功能台阶面约为1/5圆弧，圆弧半径为R50mm，公差为+0.1/0mm；两个孔直径为10mm，孔径公差为+0.25/0mm，孔位置度0.3mm；定位块台阶面平面度0.03mm，台阶深度4.0±0.05mm。

如图2-4所示，用于本实施例定位块100的车加工夹具200，包括定位板201、安装于定位板201中部的芯轴202、安装于定位板201外周的夹具体203，定位板201通过螺钉和销钉固定在液压卡盘上，芯轴202及夹具体203均为圆环形，芯轴202外壁与夹具体203内壁之间有间距，定位板201、芯轴202、夹具体203三者同心，芯轴202及夹具体203的上表面均凸出于定位板201的上表面，夹具体203的内表面、定位板201的上表面、芯轴202的外表面形成用于放置待加工定位块100的环形凹槽，环形凹槽内可同时放置5件待加工定位块100，环形凹槽内开设与待加工定位板201的定位孔适配的定位销孔。

进一步优化，本实施例中，定位板201的圆心处固定安装有限位块204，限位块204为圆柱状并与定位板201同心，限位块204外壁与芯轴202内壁紧密贴合，芯轴202通过限位块204和螺钉固定在定位板201上，限位块204的高度保证芯轴202的径向活动量。

进一步优化，本实施例中，车加工夹具还包括安装于夹具体203外周并与夹具体203固接的软爪205，软爪205与数控车床固定连接，用于将整个车加工夹具200固定在数控车床上。

如图5所示，上述定位块100的精冲成形方法，步骤如下。

S1、复合精冲：采用复合精冲工艺冲压定位块平板胚料，形成带有两孔精冲件。

如图6所示，采用复合成形工艺成形，一模两件，材料利用率约50％，冲压设备采用500T及以上吨位精冲机。

S2、去应力退火：将零件码放在金属周转箱内，通过退火炉进行去应力退火。

本实施例中定位块100需碳氮共渗热处理，且台阶面尺寸要求严格，为了消除冲压内应力，减小热处理变形，采用去应力退火，将零件码放在金属周转箱内，采用台车式退火炉或其他退火炉680℃保温2小时，炉冷至500℃后出炉置于室温冷却。

S3、车加工：采用数控车床配合数控车夹具200对定位块100短圆弧台阶面进行车加工成形。

具体地，步骤S3中，车加工各个步骤的操作如下：

第一步：调出定位块100车加工程序，按程序设定装夹刀具；

第二步：安装定位块100车加工夹具200，校正夹具体203圆周，全周圆跳动≤0.05mm；

第三步：装夹待加工零件，将5件定位块100通过定位销206放置在定位板201上，零件毛刺面朝外，塌角面朝内。

第四步：使用铜棒向定位块100和芯轴202正面试压，使其贴合定位板201平面后锁紧；

第五步：对刀，冷却水对准刀尖，调出车加工程序，对定位块100车加工，形成阶梯面。

S4、磨厚度：采用立轴圆台平面磨床将车加工后的定位块100塌角面磨削到图纸要求尺寸。

由于定位块100成品厚度为11mm，对于厚板精冲件，其外形及孔周边塌角较大，影响了定位块100外观及装配平面度，因此增加磨厚度工序，消除塌角影响。本实施例中，采用立轴圆台平面磨床将车加工后的定位块塌角面磨削到图纸要求尺寸，厚度公差为+0.15/0mm，采用精磨，砂轮磨粒63-50μm，磨削后定位块塌角面平面度为0.05mm。

S5、热处理：对磨厚度后的零件进行热处理。

台阶面为定位块100功能使用面，要求表面耐磨，心部塑韧性好，本实施例选用20#低碳钢，经过碳氮共渗热处理，提高表层耐磨性能，同时心部保持良好的韧性。热处理技术要求为：有效硬化层深0.2-0.4，表面硬度74-80HR30N。生产设备采用多用炉或网带炉，热处理质量稳定。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (6)

1.一种定位块车加工夹具，其特征在于，包括定位板、安装于所述定位板中部的芯轴、安装于所述定位板外周的夹具体，所述芯轴及夹具体均为圆环形，所述芯轴外壁与夹具体内壁之间有间距，所述定位板、芯轴、夹具体三者同心，所述芯轴及夹具体的上表面均凸出于所述定位板的上表面，所述夹具体的内表面、定位板的上表面、芯轴的外表面形成用于放置待加工定位块的环形凹槽，所述环形凹槽内可同时放置若干待加工定位块，所述环形凹槽内开设与待加工定位板的定位孔适配的定位销孔。

2.根据权利要求1所述的定位块车加工夹具，其特征在于，所述定位板的圆心处固定安装有限位块，所述限位块为圆柱状并与定位板同心，所述限位块外壁与所述芯轴内壁紧密贴合。

3.根据权利要求1所述的定位块车加工夹具，其特征在于，所述车加工夹具还包括安装于所述夹具体外周并与夹具体固接的软爪，所述软爪与数控车床固定连接。

4.一种定位块精冲成形方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、复合精冲：采用复合精冲工艺冲压定位块平板胚料，形成带有两孔精冲件；

S2、去应力退火：将零件码放在金属周转箱内，通过退火炉进行去应力退火；

S3、车加工：采用数控车床配合所述车加工夹具对定位块短圆弧台阶面进行车加工成形；

S4、磨厚度：采用立轴圆台平面磨床将车加工后的定位块塌角面磨削到图纸要求尺寸；

S5、热处理：对磨厚度后的零件进行热处理。

5.根据权利要求4所述的定位块精冲成形方法，其特征在于，步骤S3中，车加工包括如下工步：

第一步：调出定位块车加工程序，按程序设定装夹刀具；

第二步：安装定位块车加工夹具，校正夹具体圆周，全周圆跳动≤0.05mm；

第三步：装夹待加工零件，将若干定位块通过定位销放置在定位板上，零件毛刺面朝外，塌角面朝内；

第四步：使用铜棒向定位块和芯轴正面试压，使其贴合定位板平面后锁紧；

第五步：对刀，冷却水对准刀尖，调出车加工程序，对定位块车加工，形成阶梯面。

6.根据权利要求4所述的定位块精冲成形方法，其特征在于，步骤S2中，将零件码放在金属周转箱内，采用退火炉680℃保温2小时，炉冷至500℃后出炉置于室温冷却。