大型軸類零件的簡易分度方法

西安黃河機電有限公司 （陜西 710043）李 博 雷 鳴

1.零件簡介

2009年，我單位承接了一項外協產品——本體。本體是某石油勘測設備的重要組成部分（見圖1）。此產品為來料加工，材料為35CrMo，來料重約2 000kg。零件經鍛造、粗車后，在我單位進行外形粗銑加工，經熱處理及精車后完成精加工。

圖1 本體結構簡圖

由零件結構簡圖可以看出，該零件在圓周上均勻分布了三組凸臺，凸臺上經銑切形成腔體。而且，在凸臺上還各有幾組與之正交的連接孔。

2.加工方案分析

由于該勘測設備在工作時處于旋轉狀態，為保持所裝儀器及機構的安裝精度并保證設備工作時的相對平穩，該零件對三組凸臺及腔體的均布以及腔體內安裝面精度要求很高，這就對零件加工時的分度精度提出了較高的要求。經過零件結構分析，該零件在龍門加工中心上至少需要分度6次才能完成加工。

由于此前我們從未有過加工這種大型軸類零件的經驗，也沒有相應的軸類零件分度工裝，因此如何分度成為該零件加工時的一個關鍵問題。

（1）分度方案一 按照一般軸類零件分度的加工方法，我們首先考慮采用臥式分度頭來夾持零件，實現零件的分度及回轉。采用分度頭進行分度，可以方便地實現較高精度的分度，零件回轉相對容易。但由于該零件經粗車后，雖然去除了很大部分金屬，但其仍然重約2 000kg，還必須考慮零件的支撐問題。

但是，經過調研，當時市場上沒有現成的分度頭，需通過定制分度頭并加裝特制附件，費用高、周期長。

（2）分度方案二 由于該零件本身的加工進度要求就很緊，且工裝費用較大，方案一可行性較差。我們就考慮跳出加工小型軸類零件的圈子，看看是否可以更簡便且低成本地實現該零件的分度。

經過認真分析，參照分度頭的分度原理，我們制定了如下的分度方案：①零件兩端加長，在端頭留出長約30mm的工藝余量，直徑按照零件最大外徑加工。②以一對V形鐵支撐兩端外圓，以楔形千斤頂支撐零件中部。③在零件一端以外圓為基準，按照分度情況，鉆鉸6個φ8mm銷孔，均布，位置度0.02mm。④在銷孔內插入標準銷軸，且無晃動。按對應銷軸用杠桿百分表找正，實現該零件的分度（見圖2）。

例如，以2、6孔位銷軸找正，實現零件A向垂直主軸；以1、4孔位銷軸找正，實現與A向正交連接孔的加工。以此類推，可以實現零件加工中的6次分度。

（3）誤差分析 按此方法，角向找正精度主要取決于分度孔的位置精度、銷孔配合精度、兩孔間距以及杠桿百分表自身精度。由于杠桿百分表自身精度屬系統誤差，且操作中要求銷孔內插入標準銷軸無晃動，則銷孔配合誤差、測量誤差可不做考慮。則最大角向誤差可簡化表示為式中，Δ位為銷孔位置度誤差；L為兩孔間距。

圖2 分度方案二示意圖

由公式可以看出，孔距越大、位置精度越高，則角向誤差越小。

3.推廣應用

按照分度方案二進行粗精加工后，經過兩次檢測驗證，其分度精度完全達到零件要求，加工質量可靠。我們將此方法推廣應用于該勘測設備中心管的外花鍵加工中。

圖3所示是結構較為簡單的一種中心管，外花鍵齒數均為4。而較復雜的一種中心管，其外花鍵為6齒和10齒。

圖3 中心管結構簡圖

由中心管結構簡圖可以看出，其外花鍵對位置度及對稱度要求很高，而且由于結構限制，不能在端面留出工藝余量加工分度孔。為此我們設計制作了分度環，按照上述分度方法解決了中心管外花鍵加工的分度問題（見圖4）。

圖4 分度環簡圖

分度環以本體端頭切下的工藝余量為坯料制作。分度環內徑按照中心管外徑實際測量確定，控制分度環與中心管配合間隙不大于0.02mm。加工外花鍵時，將分度環裝在中心管大端外圓上，周邊用螺釘壓緊中心管外徑，從而固定分度環。

控制分度環與中心管外徑間隙主要為控制分度孔軸線與零件軸線的平行誤差，以提高角向找正精度。而分度環與零件偏心與否對角向找正影響不大，可通過作圖法簡單驗證，此處不再贅述。

4.結語

通過這種低成本、簡便易行的分度方法，我們解決了本體及中心管的分度問題，創造了可觀的經濟效益，為此類大型軸類零件的加工積累了經驗。