联接体空间夹角复合孔加工工艺

2014-04-16河南林业职业学院洛阳471000安存胜

金属加工(冷加工) 2014年6期

河南林业职业学院（洛阳 471000）安存胜

联接体是用于联接沥青路面冷再生机液压马达的一个重要零部件，其结构如图1所示。该工件的主要加工难点是复合孔的加工（图1及局部剖视图中K、L、M、N等各部位），该复合孔加工难点有二，一是该复合孔的主要作用是连通冲洗阀，而由于上述各孔尺寸均较小，且具有一定形位精度要求，加工起来有一定难度；二是组合孔与工件理论中心如图1所示有15°的夹角，属于空间角度，且加工后要求复合孔中心线必须要与C孔中心线交会且与B孔完全贯通，从而确保冲洗油液的流量、压力和顺利进出。通过对该工件结构的使用原理进行分析，遵循抓大放小的原则，淡化了图样设计中的一些不尽合理的设计要求，采取了一套实用有效的工艺方法，保证了该工件的实用要求。

1.工艺分析

针对该工件的结构特点，将该工件的加工工序分为车、铣槽、划线、钻、划线、镗、钳工六个工序完成，其中复合孔及图1中的G、H两面，O、J孔在镗床上加工，图1所示“槽”在钻工序前采用铣削方法进行加工（槽形状参见图2），其余部位分别在车床和钻床上加工完成。之所以将铣“槽”安排在钻孔工序前是因为该“槽”与一同处于D面的各孔之间有一定位置精度要求，这样在钻工序使用钻夹具时，可以将该槽孔作为钻夹具定位基准，能有效提高D面上各孔与槽孔之间的位置精度，提高钻孔定位效率。

2.车削工艺

在数控车床上采用自定心卡盘夹工件大端外圆，校正小端外圆及端面，粗、精车小端外圆及端面，大端外圆车一刀，留余量，供调头车削时校正用。工件调头，夹已车好的小端外圆，利用百分表校正已加工外圆（从小端延伸至大端已车削部位），确保跳动精度误差应小于0.02mm，粗、精车其余各部位。之所以将车削工序安排在数控车上完成主要是基于三个因素：一是尺寸及形位精度加工精度较高；二是机床刚性好，切削效率高；三是可以采用G97恒线速指令，确保端面加工时从最外圆到中心一致的切削线速度，保持端面加工表面粗糙度的一致。

3.划线工艺

以工件已加工外圆为基准，按照图1所示划Ⅰ—Ⅰ、Ⅱ—Ⅱ十字中心线，绕工件表面一周。并以此为基准，划“槽”铣削加工线。

4.铣削工艺

工件平放工作台，校正槽加工线，压板压紧工件，铣“槽”至图样要求。

5.钻孔工艺

用钻模，以工件大端外圆为定位基准，并将钻模上定位孔与零件上槽孔对齐，插入定位销定位，压紧钻模，钻D面上所有孔至要求（参见图2所示各孔），去掉钻模，钻扩沉孔致图样要求。为确保各孔在D面上的形位精度，钻模上各引导孔在数控加工中心加工完成，且钻模与工件大端外圆最大定位间隙应小于0.05mm。

6.二次划线工艺

如图2所示，以工件大端外圆为尺寸参考基准，并通过图2所示对应前道钻工序采用钻模钻出的两孔中心，划工件Ⅲ—Ⅲ中心线。与Ⅲ—Ⅲ中心线垂直，同样以工件大端外圆为尺寸参考基准划另一条中心线（图2中已显示但未做标注），该中心线同时也通过D面上两个对应孔中心，并与其中一孔中心孔壁处交汇形成图示F点。由于图2所示B、C两孔及D面上其他各孔均采用钻模引导定位钻孔，其与D面上F点处孔形位精度可以有效得到保证，此时以此参考点及中心线按照15°夹角划A—A中心线（图样设计要求），此时中心线夹角15°的精度是可以基本保证的，在后道工序加工复合孔时作为装夹校正基准。上述划线工作完成后，以Ⅲ—Ⅲ中心线为基准，划图1所示G、H两面加工线。

7.镗孔工艺方案

将工件D面平放镗床工作台，校正Ⅲ—Ⅲ中心线，压板压紧工件台阶面，先粗、精铣两侧G、H面至尺寸要求。加工完上述两面后，利用镗床数显装置找正坐标定位移动尺寸，钻、镗O孔，钻、攻各J孔，松开工件待下一步加工复合孔。

加工复合孔工艺需要强调的一点是，如前文所述，复合孔加工后中心线必须要与C孔中心线交会且与B孔完全相通，且复合孔中心线按照设计要求与工件理论中心之间夹角为15°。而从工件加工角度而言，由于装夹、校正及前道工序加工精度的误差积累，完全实现设计理论的15°夹角的加工位置精度时有难度的，即使在保证进刀位置处于15°要求的前提下，在实际加工过程中也很有可能会出现复合孔与B孔之间不能完全有效贯通的情况（即能贯通，但会略微产生错位），这样会对冲洗油液的流量、流速、压力造成影响，不利于保证液压元件的冲洗效果。而就该工件的实际使用而言，只要复合孔中心线要与C孔中心线交会且与B孔实现80％的贯通，对液压油的流量和油压均不会造成任何影响，也就不影响液压系统的使用效果；因此，该复合孔的首要加工要求是要保证复合孔中心线要与C孔中心线交会且与B孔尽可能完全相通（但可不完全贯通），明白了这一点，就可为后面的加工带来极大的方便。

正因为如此，在镗床上加工完上述各G、H面及O、J孔后，首先将工件翻面重新装夹，将图1所示工件E面平放在工作台上。之所以要翻面，这是因为C、B两孔为盲孔，只有D面朝上，B、C孔孔位才能处于暴露状态，便于后面的A—A中心线校正操作。校正方法是先沿镗床X方向校平已加工的工件G面，用压板压紧工件，然后将工作台按照该工件设计理论角度旋转15°。此时按照图2所示，在主轴上安装钻夹头及钻头，并使钻头处于工件A—A中心线上方，将钻头中心线对准A—A中心线，不断移动主轴使主轴沿A—A中心线方向前进倒退。操作工从上向下看，即“肉眼观察法”，通过钻尖移动轨迹与A—A中心线及B、C两孔位置的反复对照，基本可以准确地判断出此时钻头所处坐标位置能否将C、B孔贯穿。若不能，淡化15°角度值的参考作用，微量调整工件在工作台上的装夹位置，如此反复，直到确保钻头中心进给位置与A—A中心线基本处于同一参考平面内。若可以，则将此位置作为加工复合孔时的坐标位置记录下来，然后先加工图1所示N面，使钻削前有一个平整的进刀平面，提高钻头定位精度，并减少钻头偏摆，然后按照前述坐标位置，依次钻、铰、攻复合孔至要求，这样加工出来的复合孔，肯定能与B、C两孔贯通，且夹角基本符合设计的理论角度。工件加工完成后，由钳工进行修毛刺，采用高压清洗工艺清理内部切屑，确保工件清洁。