大型鑄鋼殼體內(nèi)壁斜孔加工工藝

山西侯馬平陽重工機械有限責(zé)任公司 （043003） 史太生

如圖1所示殼體是高速列車電動機產(chǎn)品的關(guān)鍵件，鑄件尺寸大，重量大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。材料為合金鑄鋼ZG30NiCrMo且內(nèi)壁斜孔多，要求孔與水平軸傾斜分別為15°、30°，徑向沿殼體軸線成45°間隔，此類孔在專業(yè)廠家是用大型五軸數(shù)控機床，或大型鏜床配合大型專用夾具來加工完成，這些條件在我分廠都不具備，如何利用現(xiàn)有設(shè)備完成此項任務(wù)，成為工藝的難點之一。工藝經(jīng)歷了試制和批產(chǎn)兩個階段，工藝經(jīng)技術(shù)人員和技術(shù)工人多次探討和優(yōu)化，最終采用了本文介紹的工藝方法。經(jīng)過多年的批產(chǎn)運行，生產(chǎn)效率比試制時提高了30%，主要還是利用了分廠現(xiàn)有設(shè)備，完成了專業(yè)廠家用大型鏜床才能實現(xiàn)的斜孔加工。

圖1 殼體尺寸

1.問題及解決方法

外形最大外徑φ 780mm、長385mm，3個φ20mm斜孔是在內(nèi)壁且與垂直軸傾斜15°相互間隔繞軸線旋轉(zhuǎn)45°，φ10mm斜孔與水平軸線傾斜為30°。承制殼體加工，我分廠在車削薄壁殼體并保證其精度方面，多年來積累了比較成熟的經(jīng)驗，而對于上述內(nèi)壁斜孔加工，尚屬首次，一開始我們準(zhǔn)備了以下幾種方案。

（1）底面用斜體夾具支承，在鏜床和銑床上加工，墊高工件使機床主軸與斜孔軸線重合，滿足α斜角的要求，如圖2所示。這種方法需要大型臥式鏜床、銑床或加工中心，加工不同的斜孔時更換工位比較困難，每種孔都需要一套夾具，該方法很不經(jīng)濟，因此被放棄。

（2）和方案1的不同之處就是斜體夾具用萬能回轉(zhuǎn)盤代替，這樣就需要大規(guī)格的萬能回轉(zhuǎn)盤并且受重力影響沿水平軸線傾斜角α不能超過20°，故該方案只能加工水平傾斜15°的斜孔，優(yōu)點是沿徑向等分左右45°比較方便，但是其找正裝夾麻煩，加工效率低，故也被放棄。

（3）最終采用等分斜孔加工方案，設(shè)計了一套能夠沿水平面、垂直面回轉(zhuǎn)360°，并以定位裝置準(zhǔn)確分度定位的夾具，采用此套夾具，只需要中型T68鏜床，或萬向搖臂鉆床，即可加工出殼體內(nèi)壁等分斜孔。

圖2

2.夾具主要結(jié)構(gòu)和功能

夾具分為工件夾緊裝置、工件支承裝置、水平回轉(zhuǎn)分度裝置、軸向定位和分度裝置（見圖3）。

圖3

支承和夾緊裝置用于工件的定位和夾緊，支承裝置可以沒支承底板左右移動，增大調(diào)節(jié)范圍，以適應(yīng)不同直徑的工件需要?；剞D(zhuǎn)分度裝置可以通過松開其上的夾緊螺釘，使工件沿底盤的內(nèi)環(huán)形槽在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)到所需的角度，并以底盤上的分度刻線準(zhǔn)確定位后夾緊，分度定位裝置可以調(diào)整其上的定位銷，滿足沿殼體軸線定位和分度的要求，其用法如下。

（1）夾具使用方法：確定殼體的中心尺寸，以工件上的定位孔（工件定位孔可以借助產(chǎn)品上滿足角向要求的孔，必要時也可制出工藝定位孔完成斜孔加工后再去除）的半徑尺寸調(diào)整定位銷位置，分度定位裝置的豎板和橫板上的刻度可以很方便調(diào)整到位，必要時還可以用高度尺校對高度尺寸卡尺校對徑向尺寸（見圖4）。

圖4

（2）殼體軸向等分孔的定位調(diào)整：當(dāng)加工等分孔時，需要算出等分孔距的水平距離X和垂直距離Y，方法是按照下述公式

式中，R 為定位孔半徑尺寸；α 為工件所需等分角。

根據(jù)X、Y分別確定銷孔位置尺寸即可，當(dāng)工件R、角度α相對固定也可在定位裝置上直接加工出定位孔就能起到分度定位，但是R、和α每批工件不同，不易固定就應(yīng)采用上述辦法較好。

3.加工斜孔工藝工步

（1）工藝準(zhǔn)備：調(diào)整夾具水平轉(zhuǎn)角位置本例為15°，調(diào)整軸線分度定位銷孔位置。本例X=167.5mm，Y=395mm。

（2）工件安裝：吊裝工件于支承裝置上，以定位銷找正，并用夾緊裝置夾緊。

（3）工步內(nèi)容：調(diào)整機床主軸以殼體端面要求尺寸和軸線中心并用中心鉆锪痕檢測位置合適，（锪痕每批首件復(fù)查即可）換與孔直徑相同的鍵槽銑刀锪出與軸線垂直平面，再換小于直徑0.25mm的鉆頭，按調(diào)整好的斜度鉆出。注意鉆頭進(jìn)、出內(nèi)壁時進(jìn)給速度和吃刀量都應(yīng)較小，防止進(jìn)、出內(nèi)壁因應(yīng)力的變化損害刀具。粗鉆后再換直徑符合要求的鉆頭精擴，精度高的孔還應(yīng)鉸制。

（4）等分步驟：上述水平位置的孔加工好后，應(yīng)松開夾緊裝置，并分別調(diào)正分度裝置使定位銷分別處于左、右等分位置，本列是左、右等分角為45°調(diào)整好，夾緊工件再按第三工步分別加工出另外兩處斜孔。

（5）其余斜孔加工：其他斜孔也應(yīng)按上述方法選擇相應(yīng)直徑的鉆頭、銑刀、鉸刀，同時調(diào)整夾具相應(yīng)斜角α加工出。

按上述工藝我們從2010年開始試制，至今已形成月批產(chǎn)高達(dá)100件，并成功為某產(chǎn)品配套600臺套，斜孔加工的成品率從最初不足93%，到現(xiàn)在穩(wěn)定在98.5%以上，更主要的是用上述方法，只需普通中小型機床就可加工，從而使大型數(shù)控等機床可以用在更需要的地方，降低了加工成本，提高了生產(chǎn)效益。

4.結(jié)語

等分斜孔加工方法可靠，生產(chǎn)效率高，利用分廠現(xiàn)有中小型設(shè)備完成了大型數(shù)控和鏜床才可加工的殼體類內(nèi)壁斜孔的難題。