內支架零件加工工藝方法研究

王軍郎

（中國空空導彈研究院，河南洛陽471009）

內支架零件加工工藝方法研究

王軍郎

（中國空空導彈研究院，河南洛陽471009）

文中綜合考慮影響加工精度的各種因素，安排合理的工藝路線，根據零件結構特點，針對加工難點采取了相應的工藝措施，摸索出一種難加工材料、精度較高零件加工的方法，為相似零件的加工提供了借鑒。

精度；橢圓；工藝措施；定位基準

0 引言

萬向支架類零件在精密機械領域具有廣泛用途，首先作為結構件，要為下一級結構提供精密的裝配定位精度；其次作為運轉功能件，要具備較高的自身精度確保運轉穩定可靠；再者受結構空間限制，零件結構要緊湊。因此，這類零件具有結構復雜，尺寸和形位公差嚴，加工難度高的特點。

1 零件結構特點

如圖1所示，內支架是典型的萬向支架類零件。內支架零件材料牌號為15-5PH的沉淀硬化型不銹鋼。零件的結構、主要加工要素如圖1所示。從93±0.3方向看該零件兩端為回轉結構，由于要實現精確的回轉功能，φ8.5-0.005-0.011mm、φ7.50-0.009mm、φ29.5-0.011-0.016mm、φ19.5+0.011+0.003mm 4個軸（孔）提出了嚴格的尺寸公差和形位公差要求；該零件中間為精密儀器安裝平臺，對孔φ48.4+0.0390mm尺寸公差和形位公差要求嚴格，且孔為非整圓結構。

2 加工難點與問題分析

圖1 內支架零件圖

在工藝準備和小批量生產中發現，由于零件精度和結構方面限制，零件在加工中部分尺寸難以保證精度要求；同時，由于結構的不規則，個別尺寸在加工過程中受應力影響大，尺寸難以控制。經過分析20±0.05mm尺寸為去余量加工時要保證的尺寸，由普通銑床加工，受銑床精度限制，保證該尺寸公差困難，同時2.2+0.10尺寸基準在20±0.05mm約束的面上，銑削加工一致性差，后續2.2+0.10保證困難；外圓 φ8.5-0.005-0.011mm、φ7.50-0.009mm、φ29.5-0.011-0.016mm精度高又有同軸度、圓柱度要求，很難保證精度；內孔φ48.4+0.0390mm精度高,壁厚不均，同時該孔不是完整孔，應力集中，易出現橢圓；孔φ19.5+0.011+0.003精度高,如果安排車削加工中一次加工到位，后續的銑削、鉆孔、鏜孔造成零件結構的變化，應力集中，該孔易出現橢圓；底面內側槽子尺寸20±0.26 mm與相貫面的圓弧過渡R3 mm，若要采用數銑加工，使用φ6 mm銑刀銑削，銑刀切削長度有限，加工過程需兩面對接加工，受刀桿強度不足影響，加工中會存在讓刀，接刀面會出現1 mm左右臺階，不滿足零件加工要求。

3 針對加工難點采取的工藝措施

綜上所述，該零件最大特點是結構復雜、尺寸公差和形位公差嚴，加工要素實現難度大；產品加工過程中應力釋放，會造成已加工內容變形或者超差。

零件原材料使用毛坯直徑為φ65 mm，牌號為15-5PH的沉淀硬化型不銹鋼，加工狀態為固溶加時效，零件硬度28～35HRC。該種材料穩定，可加工性較好。

經過分析，基于零件結構和原材料加工性能，在工藝安排上對關鍵要素采用“粗加工→半精加工→精加工”的措施。

具體工藝路線為：5車（粗車外形）→10熱處理→15數車（精車φ56mm、粗車φ8.5mm）→20數車（粗車φ29.5 mm、φ19.5 mm）→25銑工（粗銑20±0.05 mm）→30數銑（粗銑φ48.4 mm）→35線切割（切尺寸1.9和R3）→40車（研磨頂尖孔）→45磨工（半精加工φ29.5 mm，磨A面）→50數銑（精鏜φ48.4 mm，加工20±0.05 mm、2.2 mm）→55精車（φ8.5mm、φ7.5mm）→60數銑（加工B面、C面）→65鉗工→70精車（研磨頂尖孔）→75磨工（精磨φ8.5 mm、φ7.5 mm、φ29.5 mm）→80車（粗鏜孔φ19.5 mm）→85磨工（精磨孔φ19.5 mm）→90檢驗→95表面處理。

1）針對20±0.05 mm，采用粗、精兩道工序加工，25銑工工序為精加工留單邊0.3 mm余量，50工序精銑到尺寸，同時加工尺寸2.2+0.10。加工中采用φ60大面和φ29.5外圓定位，使用三面刃銑刀端齒加工，尺寸控制到0.02 mm以內，同時2.2+0.10一并加工，尺寸公差控制準確，保證兩個尺寸要素；

2） 對外圓 φ7.50-0.009mm、φ8.5-0.005-0.011mm、φ29.5-0.011-0.016mm、φ19.5+0.011+0.003mm 4個尺寸和形位公差精度高的加工要素，在工藝安排上均安排“粗車→精車（磨）→精磨“的工藝措施。φ7.5 mm、φ8.5 mm尺寸分別在15工序和55工序安排粗精車，φ29.5-0.011-0.016mm尺寸在20工序安排粗車，在45工序安排粗磨，φ7.5 mm、φ8.5 mm、φ29.5 mm 3個尺寸在75工序安排精磨，通過頂尖頂零件兩端中心孔，調頭磨削的方法，控制3個尺寸精度和圓柱度要求，同時控制3個要素的同軸度在0.01 mm以內。φ19.5+0.011+0.003mm在20工序粗車，80工序精鏜孔，85工序精磨孔到尺寸，加工中精磨內孔時找正φ29.5-0.011-0.016mm在0.01mm以內，精磨到尺寸，保證0.004 mm圓柱度要求，同時通過找正φ29.5-0.011-0.016mm在0.01 mm，使得φ7.50-0.009mm、φ8.5-0.005-0.011mm、φ29.5-0.011-0.016mm、φ19.5+0.011+0.003mm 4個尺寸之間同軸度要求得到保證。

3）針對20±0.26 mm尺寸與相貫面的R3 mm圓弧過渡問題，在30工序安排線切割加工保證1.9 mm尺寸和R3 mm；由于定位準確，R3過渡平順，避免了數銑加工存在接刀痕問題。

4）對φ48.4+0.0390mm孔采用粗、精加工的方法。在30工序進行粗銑，為精銑留0.5mm余量，線切割工序之后安排精鏜（50工序）。50工序前去除余量和35工序線切割破壞孔 φ48.4+0.0390mm完整性造成的應力在50工序前已充分釋放，在50工序安排精鏜將應力造成的φ48.4+0.0390mm橢圓得到矯正。需要注意的是加工工程中要依次松裝夾的壓板，減小孔精鏜中的變形。

4 結語

通過該零件的實際加工，零件的各項尺寸公差和形位公差均得到保證，證明了該工藝方法簡便易行，工藝路線策劃和布局合理，摸索出一種精度較高零件加工的方法，為相似零件的加工提供了借鑒。

［1］ 鄭修本.機械制造工藝學［M］.北京：機械工業出版社，2006.

（編輯：立 明）

TH 16

B

1002－2333（2014）04－0173－02

王軍郎（1981—），男，工程師，從事精密機械加工技術工作。

2013-12-11