关于民品生物燃料成型机中环模加工的工艺技术

周玉洁　张书宇

1.简介

环模民品项目生物燃料成型机中的关键零件，由于零件在圆周上有三排径向孔共444个，受此结构特点的限制，加工时需要专用工装，环模的加工制造质量将直接影响生物燃料成型机压出成品质量。依据用户需要成品直径多少，环模孔应是多少，只要更换环模就能满足用户需求，所以环模的加工质量将影响生物燃料成型机加工产品的质量。

为此设计专用钻模，钻模采用回转式结构，用于加工分布在圆周上的径向孔。此夹具保证零件加工的位置精度、尺寸精度，提高加工效率，满足零件的设计和使用要求。

2.应用领域

属于机械加工领域，环模零件适用于各种类型生物燃料成型机及其他民品项目上。

3.与国内外行业对比

环模零件在圆周上有三排径向孔的加工，无论在什么设备上，都需设计专用夹具。比较先进的加工方法是：在数控机床上加工，用夹具定位后，利用旋转工作台，并有专用刀具。选用普通钻床，通常的方法是设计专用夹具，此夹具具有回转结构，从而实现圆周上径向孔的加工。

4.技术原理

4.1零件的工艺分析

4.1.1零件结构特点：如图所示：

该零件外圆直径ф670mm，内孔直径ф520mm，长度100mm。在圆柱面上有三排ф10mm孔共计444个，孔的表面粗糙度要求Ra6.3， 内圆柱面ф520mm的相应位置有三个梯形槽，槽的粗糙度Ra6.3.零件的材料为40Cr，为锻件，热处理硬度为269～321HB。

4.1.2零件的工作原理

将准备压制的秸秆切成长50mm，经上料机将物料送入进料口，通过主轴转动，带动压辊转动，并经过压辊的自传，物料被强制从环模孔中挤出，并从料口落下。环模尺寸公差影响两压辊与环模之间的调整间隙。零件的加工尤为重要。

4.1.3工序设计

根据工艺过程拟定原则，拟定环模的工艺过程，并考虑到现有的生产条件下及考虑小批量生产的需要，合理安排切削加工工艺路线为：

工序1锻件毛坯——工序2粗车按图纸尺寸留量8～10MM——工序3热处理-工序4精车用车床车CW6180外圆ф670+0.20及端面——工序5车ф520+0.20内孔及端面100尺寸达到图纸要求——工序6用钻床Z3080在钻在圆周上的平行三排ф10孔444个孔钻模——工序7立车车ф520内孔上有三个槽——工序8划线——41-M10和8-M8位置度0.4MM螺纹孔位置线----工序9在镗铣床上打点——工序10在用钻床Z3080钻孔、攻丝达到图纸要求——工序11检验合格。

零件结构图

4.2钻床夹具设计

钻床夹具特点和设计方法。

钻削与其他加工方法比较，切削条件较差，因钻孔刀具的结构较复杂、悬伸比和轴向抗力大，切削过程中工艺系统刚性差，且较难可靠地供送切削液和顺利排屑，使钻孔质量难以稳定。钻床夹具是保证刀具旋转轴线对工件定位表面有正确的相互位置，根据工件的几何形状和尺寸结构及工艺特性，设计钻床夹具应满足下述要求：

（1）正确地将工件对刀具定位。

（2）加工时可靠地夹紧和牢固支撑工件。

（3）给予刀具导向。

（4）夹具在机床上找正并固定。

（5）刀具折断最少，寿命长。

（6）认为误差的可能性最少。

（7）减少作业时间。

钻床夹具的结构按其采用的机床形式、在机床工作台上的安装状态、钻模板的结构、工件的结构形状及其在机床和夹具上的装夹方式因素确定。

如上图所示，该钻模主要由钻模板1、钻套2、定位插销3、分度盘4、心轴5、隔套6、压板7、压紧螺栓8、、轴承9、压紧螺母10、底座11、

环模工件是在一圆周上加工一排孔ф10是148个，三排共444个。为了能在一次装夹完成等分表面的加工，就要求夹具在工件加工过程中需要进行分度。使夹具其他部件连同工件转动完成钻孔的加工。为完成三排孔加工必须换一次钻模板才能完成零件的加工。

夹具的使用方法：以环模工件内孔和端面在心轴5和端面A上定位。用压紧螺栓8和压板7将工件压紧。4为分度盘，3为定位销（分度盘有污物时，不直接影响分度盘的接触）。当一排孔加工完，拔出定位销3，利用6-ф14孔转动分度盘至另一位置，再插入分度销4，继续加工另一排孔的加工。加工完第一和第三排孔，换钻模板完成第二排孔的加工。

使用效果：

实践证明：用这套钻模装夹工件进行加工，保证尺寸要求，使零件精度稳定，解决了在圆周上无法加工的问题，提高了劳动生产率，降低了生产成本。

5.创新点

（1）回转式结构。加工环模的专用钻模采用回转式结构，可加工多种环模圆柱面上的径向孔，解决了在圆周面上孔无法加工的问题。

（2）由于加工圆周上等分孔，分度盘的设计是关键。分度盘转动摩擦力大，通过查阅资料把最初设计的铸铁套改为滚动轴承，因滚动轴承是在机械转动过程中起固定和减小载荷摩擦系数的作用。这样解决了关键性问题，从而达到夹具的设计目的。

（3）钻孔位置的更换。当一排孔加工完，拔出定位销，利用6-ф14孔转动分度盘至另一位置，再插入分度销，继续进行另一排孔的加工。加工完第一和第三排孔，换钻模板完成第二排孔的加工。

6.应用和推广情况

在小批量生产过程中，用这套钻模装夹工件进行加工，保证尺寸要求，使零件精度稳定，解决了在圆周上无法加工的问题，提高了劳动生产率，降低了生产成本。

7.经济及社会效益

利用回转式结构的钻模，不但解决了在圆周面钻孔的问题，现以用到系列生物燃料成型机中的加工，达到提高环模的质量，实现产品的创收。