大型轴类零件的简易分度方法

西安黄河机电有限公司 （陕西 710043）李 博 雷 鸣

1.零件简介

2009年，我单位承接了一项外协产品——本体。本体是某石油勘测设备的重要组成部分（见图1）。此产品为来料加工，材料为35CrMo，来料重约2 000kg。零件经锻造、粗车后，在我单位进行外形粗铣加工，经热处理及精车后完成精加工。

图1 本体结构简图

由零件结构简图可以看出，该零件在圆周上均匀分布了三组凸台，凸台上经铣切形成腔体。而且，在凸台上还各有几组与之正交的连接孔。

2.加工方案分析

由于该勘测设备在工作时处于旋转状态，为保持所装仪器及机构的安装精度并保证设备工作时的相对平稳，该零件对三组凸台及腔体的均布以及腔体内安装面精度要求很高，这就对零件加工时的分度精度提出了较高的要求。经过零件结构分析，该零件在龙门加工中心上至少需要分度6次才能完成加工。

由于此前我们从未有过加工这种大型轴类零件的经验，也没有相应的轴类零件分度工装，因此如何分度成为该零件加工时的一个关键问题。

（1）分度方案一 按照一般轴类零件分度的加工方法，我们首先考虑采用卧式分度头来夹持零件，实现零件的分度及回转。采用分度头进行分度，可以方便地实现较高精度的分度，零件回转相对容易。但由于该零件经粗车后，虽然去除了很大部分金属，但其仍然重约2 000kg，还必须考虑零件的支撑问题。

但是，经过调研，当时市场上没有现成的分度头，需通过定制分度头并加装特制附件，费用高、周期长。

（2）分度方案二 由于该零件本身的加工进度要求就很紧，且工装费用较大，方案一可行性较差。我们就考虑跳出加工小型轴类零件的圈子，看看是否可以更简便且低成本地实现该零件的分度。

经过认真分析，参照分度头的分度原理，我们制定了如下的分度方案：①零件两端加长，在端头留出长约30mm的工艺余量，直径按照零件最大外径加工。②以一对V形铁支撑两端外圆，以楔形千斤顶支撑零件中部。③在零件一端以外圆为基准，按照分度情况，钻铰6个φ8mm销孔，均布，位置度0.02mm。④在销孔内插入标准销轴，且无晃动。按对应销轴用杠杆百分表找正，实现该零件的分度（见图2）。

例如，以2、6孔位销轴找正，实现零件A向垂直主轴；以1、4孔位销轴找正，实现与A向正交连接孔的加工。以此类推，可以实现零件加工中的6次分度。

（3）误差分析 按此方法，角向找正精度主要取决于分度孔的位置精度、销孔配合精度、两孔间距以及杠杆百分表自身精度。由于杠杆百分表自身精度属系统误差，且操作中要求销孔内插入标准销轴无晃动，则销孔配合误差、测量误差可不做考虑。则最大角向误差可简化表示为式中，Δ位为销孔位置度误差；L为两孔间距。

图2 分度方案二示意图

由公式可以看出，孔距越大、位置精度越高，则角向误差越小。

3.推广应用

按照分度方案二进行粗精加工后，经过两次检测验证，其分度精度完全达到零件要求，加工质量可靠。我们将此方法推广应用于该勘测设备中心管的外花键加工中。

图3所示是结构较为简单的一种中心管，外花键齿数均为4。而较复杂的一种中心管，其外花键为6齿和10齿。

图3 中心管结构简图

由中心管结构简图可以看出，其外花键对位置度及对称度要求很高，而且由于结构限制，不能在端面留出工艺余量加工分度孔。为此我们设计制作了分度环，按照上述分度方法解决了中心管外花键加工的分度问题（见图4）。

图4 分度环简图

分度环以本体端头切下的工艺余量为坯料制作。分度环内径按照中心管外径实际测量确定，控制分度环与中心管配合间隙不大于0.02mm。加工外花键时，将分度环装在中心管大端外圆上，周边用螺钉压紧中心管外径，从而固定分度环。

控制分度环与中心管外径间隙主要为控制分度孔轴线与零件轴线的平行误差，以提高角向找正精度。而分度环与零件偏心与否对角向找正影响不大，可通过作图法简单验证，此处不再赘述。

4.结语

通过这种低成本、简便易行的分度方法，我们解决了本体及中心管的分度问题，创造了可观的经济效益，为此类大型轴类零件的加工积累了经验。