快速準確找正接頭類零件斜孔中心方法

中航工業鄭州飛機裝備有限責任公司（河南 450005) 李萬民

接頭類零件是機械加工中常見的一類零件，加工時一般用數控加工。零件結構中斜孔較多，多是通氣孔，公差要求不嚴，但是在加工過程中經常存在難以快速、準確定位斜孔中心的問題，特別是許多通氣孔旁邊有其他高精度孔，斜孔位置錯位會碰傷精度高的孔，影響零件氣密性，導致零件超差，甚至報廢，這就嚴重影響了產品加工周期，對產品質量穩定性不利。因此，需要找到一種方法能在工藝上準確標出斜孔的位置，同時設備操作者能快速準確找正斜孔中心位置。本文提出一種快速、準確找正斜孔中心的工藝方法，以達到縮短產品加工周期，提高產品質量的目的。

1.試驗材料與設備

(1)試驗材料:材質為30CrMnSiA的某接頭零件。

(2)試驗設備:采用北京機電院高技術股份有限公司生產的VMC1000立式加工中心，操作系統為FANUC系統。

編程軟件采用CIMCOEDIT5.10.48。采用ALPHAIMAGE205015三坐標測量儀。數據分析軟件采用Minitab5。

2.試驗過程

圖1所示為零件外形圖，圖2所示為從斜孔處剖開圖，圖3所示為加工工藝圖。

零件內部有兩個斜孔φ9mm，在斜孔旁是一個配合孔。原來的定位方法是利用百分表找正外圓高點，作為坐標原點，然后按照程序打中心孔、鉆孔。

利用這種定位方法加工時孔位置經常錯位，碰傷φ9mm孔旁邊的孔，在裝配時漏氣，導致零件超差甚至報廢。

圖1 零件外形圖

圖2 剖開斜孔圖

圖3 加工工藝圖

經過分析此零件結構發現，只要能尋找到一個與φ9mm孔垂直的孔，就可以換算出兩孔之間的距離。利用孔定位準確性要比點定位精確。此零件選擇與φ9mm孔垂直的φ10mm孔，此孔精度很高，用φ10mm的軸插入φ10mm的孔中，利用百分表找正軸中心，作為坐標原點，按照程序鉆φ9mm斜孔中心孔A1，然后鉆φ9mm斜孔。

計算過程和公式推導如下。

已知條件:a(7.4)，b(4)，α+β=(90-18)π/180=0.4π，d(38)，求 c。

由tanα=(a+b)/d可得

由此可以得出此類零件的通用公式

式中，a+b為斜孔中心與端面相交處到和斜孔垂直的孔中心的垂直距離;α+β為斜孔與水平面交角的補角;d為和斜孔垂直的孔中心到端面的距離。

本例代入數值后可得c=22.58mm。

利用上述公式編制數控宏程序，簡化工藝計算，編制宏程序如下:

3.結論和應用

我們對百分表找正圓高點定位法 (原方法)和工藝孔定位法 (新方法)兩種方法加工斜孔結果做一對比。利用三坐標測量儀測量兩種方法加工出的零件斜孔中心尺寸，各取10個樣本如表1所示。

表1 兩種方法加工斜孔定位尺寸對比表（單位:mm)

由表1可以看出，新方法和原方法相比，尺寸(20±0.1)mm都在公差范圍內，不同的是尺寸(7.4±0.12)mm，我們利用 Minitab5對 (7.4±0.12)mm進行雙樣本t檢驗，結果如表2所示。

表2 雙樣本t檢驗結果（單位:mm)

差值=mu(原方法測量值)-mu(新方法測量值)

差值估計:-0.1200mm

差值的95%置信區間:(-0.2141，-0.0259)mm

差值=0(與≠)的t檢驗:

t值=-2.68mm，P值=0.015mm，自由度=18。

兩者都使用合并標準差=0.1001mm

由結果可以看出，P值=0.015mm，影響特別顯著，新方法可以很好地解決尺寸超差問題。

上述解決方法給此類零件的斜孔加工提供了思路。在此類零件加工工藝編制過程中可以確定與斜孔垂直的孔為定位孔，在加工過程中以此孔定位去找正斜孔。為了提高定位精度，在前面的加工工序中提高定位孔加工精度。對于與斜孔沒有垂直孔的零件，可以增加與斜孔垂直的工藝孔，用來準確定位斜孔位置。