■沈陽(yáng)工學(xué)院 （遼寧 110005） 李銀玉 吳 敬

特型柱銷(xiāo)加工工藝研究

■沈陽(yáng)工學(xué)院 （遼寧 110005） 李銀玉 吳 敬

通過(guò)分析要加工的零件尺寸，認(rèn)為加工難點(diǎn)在于由直徑20mm半圓柱面和半徑10mm半圓柱面構(gòu)成的組合圓柱面，為此擬定了可行的加工方案，設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)易的夾具，在車(chē)床上完成加工，保證了加工質(zhì)量和加工效率。

1. 特型柱銷(xiāo)零件結(jié)構(gòu)

在某礦山設(shè)備上的機(jī)械行走部分中，有2個(gè)特型柱銷(xiāo)（見(jiàn)圖1），材質(zhì)為45鋼。該柱銷(xiāo)在設(shè)備中起定位和鎖緊作用，其加工質(zhì)量影響設(shè)備的裝配精度和使用可靠性。該零件屬于批量生產(chǎn)，既要求嚴(yán)格的加工質(zhì)量，又要保證生產(chǎn)效率。為此認(rèn)真研究加工工藝，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單可靠的專(zhuān)用夾具，保證了該零件的順利加工。

2. 特型柱銷(xiāo)零件尺寸及特征分析

該特型柱銷(xiāo)是一個(gè)回轉(zhuǎn)零件，Ⅰ段是M16外螺紋，Ⅱ段不是一段圓錐面，而是由直徑20mm半圓柱面和半徑10mm半圓柱面構(gòu)成的組合圓柱面，半徑10mm圓柱面軸線和直徑20mm圓柱面軸線呈一定角度，中間過(guò)渡段直徑140-0.110m m，重點(diǎn)尺寸是16.90-0.070mm和65+0.1000mm，而加工精度等級(jí)并不高，表面粗糙度值均在Ra=6.3μm，該零件加工難點(diǎn)是R10mm的圓柱面。

回轉(zhuǎn)體一般在車(chē)床上加工，而R10mm圓柱面的軸線是傾斜的，不在回轉(zhuǎn)中心上，所以加工中要采取措施，使R10mm圓柱面的軸線與車(chē)床回轉(zhuǎn)中心重合。為此要擬定合理的加工工藝，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單可靠的工裝夾具。

3. 加工工藝方案擬定

根據(jù)該零件的關(guān)鍵加工部位是R10mm圓柱面的特點(diǎn)，擬定加工方案為：①下料，采用圓柱棒料。②加工Ⅰ段外螺紋部分。③加工過(guò)渡段直徑14mm和直徑20mm圓柱面，保證各段長(zhǎng)度尺寸，保證總長(zhǎng)120mm。④設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單可靠的工裝夾具，加工R10mm圓柱面。

加工R10mm圓柱面，以外螺紋為定位基準(zhǔn)，通過(guò)車(chē)床自定心卡盤(pán)定位及夾緊。尾座頂尖支撐R10mm圓柱面軸心（R10mm圓柱面軸心和φ20mm圓柱面軸心在零件Ⅱ段端面上的偏差非常小，中心孔可以共用）一次加工完成，控制好尺寸16.90-0.070m m和長(zhǎng)度65+0.1000mm（見(jiàn)圖2）。

4. 專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)

圖1 特型柱銷(xiāo)零件示意圖

圖2 零件通過(guò)自定心卡盤(pán)和頂尖定位示意圖

（1）選擇零件定位基準(zhǔn)：特型柱銷(xiāo)R10mm圓柱面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是其軸線和50mm處的臺(tái)階面，而該零件的定位基準(zhǔn)應(yīng)是φ20mm圓柱面的軸線，加工R10mm圓柱面必須使其軸線與車(chē)床回轉(zhuǎn)中心重合，為此必須確定R10mm圓柱面軸線與φ20mm圓柱面軸線所夾的傾角δ和以Ⅰ段螺紋端面為基準(zhǔn)的兩個(gè)軸線的距離X。

計(jì)算傾角δ，必須先計(jì)算16.9mm尺寸處兩軸線偏心距離Y，由尺寸分析得Y=（3.1±0.2）mm（見(jiàn)圖3）。

再由Y值計(jì)算出傾角δ

取δ=2.7°±12′，此角度即為加工零件的傾斜角。螺紋端面兩軸線距離X=（65+50）× tan2.7°=5.7mm。取Y值精度，X=（5.7±0.2）mm（見(jiàn)圖4）。

（2）設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具：為實(shí)現(xiàn)高效、高質(zhì)量加工，設(shè)計(jì)一套R(shí)10mm圓柱面專(zhuān)用夾具。夾具由圓形夾具體、圓形軸向定位板和聯(lián)接螺釘組成（見(jiàn)圖5）。夾具體為安裝零件用，夾具體上加工一螺紋孔M16，其軸線與夾具體回轉(zhuǎn)中心（即R10mm圓柱面軸線）傾斜2.7°。兩軸線最大偏心距為5.7mm。軸向定位板聯(lián)接在夾具體端面，實(shí)現(xiàn)零件軸線定位。零件通過(guò)螺紋副擰緊于夾具體上，限制零件兩個(gè)自由度，實(shí)現(xiàn)兩點(diǎn)定位；軸向定位板限制零件軸向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)定位；零件φ20mm圓柱面端面上R10mm圓柱面軸線中心孔與車(chē)床尾座上彈性頂尖接觸，限制零件兩個(gè)自由度，實(shí)現(xiàn)兩點(diǎn)定位，共實(shí)現(xiàn)五點(diǎn)定位。

夾具體上螺紋孔軸線與回轉(zhuǎn)中心傾角為2.7°，公差取零件公差的1/4，即為2.7°±3′；兩軸最大偏心距5.7mm，公差取零件公差的1/4，即為（5.7±0.05）mm。

圖3 計(jì)算16.9mm尺寸處兩軸線偏心距離Y示意圖

圖4 計(jì)算螺紋端面兩軸線距離X示意圖

圖5 夾具示意圖1.軸向定位板 2.夾具體 3.零件 4.聯(lián)接螺釘

圖6 圓形夾具體加工螺孔示意圖

如圖6所示，夾具體在車(chē)床上加工外圓和上下表面，要求表面粗糙度值均在Ra=6.3μm以下。制作一個(gè)斜墊鐵，傾斜角度為2.7°，上下表面進(jìn)行研磨，保證表面粗糙度值在Ra=3.2μm以下，保證傾斜角度在2.7°公差范圍內(nèi)。使用時(shí)，將斜墊鐵固定在鉆床工作臺(tái)上，圓形夾具體固定在斜墊鐵上，鉆頭對(duì)準(zhǔn)夾具體的中心，鉆螺紋底孔，加工螺紋。

使用時(shí)將零件擰在夾具體上，車(chē)床自定心卡盤(pán)卡住夾具體外圓，一次找正后，夾具體不需拆卸，僅更換零件即可。加工時(shí)，車(chē)床主軸回轉(zhuǎn)方向與零件螺紋擰緊方向相反，使切削力始終保證零件扭緊在夾具體上。

零件Ⅱ段是由直徑20mm半圓柱面和半徑10mm半圓柱面構(gòu)成的組合圓柱面，其截面是橢圓形，如圖1中A―A斷面圖所示，特制一種夾鉗，其內(nèi)口是與零A―A斷面一樣的橢圓形，零件加工結(jié)束，車(chē)床主軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)，用簿銅皮纏到零件外表面上（銅皮防止零件表面劃傷），夾鉗夾住零件，主軸緩慢反轉(zhuǎn)，卸下零件。

5. 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合零件特點(diǎn)，安排合理的加工工藝，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單可靠的夾具，保證了加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

[1] 王先逵. 機(jī)械制造工藝學(xué) [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[2] 徐學(xué)林. 互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)[M]. 長(zhǎng)沙：湖南大學(xué)出版社，2007.

20150130）