中心鉆孔的正五邊形鉗工加工工藝分析

李霞

（四川工程職業技術學院，四川 德陽 618000）

0 引言

鉗工是最古老的零部件加工方式，是一種技能要求高、精度要求高的技術工作，不僅需要過硬的基本操作技能，還需要操作者對工件的加工工藝有著準確完整的把握。加工工藝不合理，操作時對各方面指標要求無法綜合考慮，分不清主次，最終影響工件的加工質量甚至導致產品報廢。因此，編排出合理的加工工藝路線，在鉗工加工中尤為重要。

正五邊形屬于正多邊形，但由于不具備正六邊形對邊平行且相等的特殊性，加工方法與正六邊形會有所不同，難度也有所增加。假如再在中心鉆一定規格的小孔，要求保證孔心與各邊的相對位置，就更難了，在此，筆者以自己在鉗工工作中得到的經驗和啟發，就中心鉆孔的正五邊形加工工藝方法進行了分析。

1 零件圖分析

圖1 正五邊形零件結構圖

零件圖是制定工藝規程的原始材料，必須深入分析零件結構特點、功用及技術要求,了解零件加工表面的尺寸精度、形狀精度、位置精度和表面粗糙度等要求，否則，會因考慮不周，分不清主次影響工件的加工質量［1］。正五邊形零件結構及加工要求如圖1 所示。

根據圖形，該零件需要保證5 個角度、5 個邊長的精度、孔心位置及5 個頂點到各對邊的距離，而且精度要求都很高，同時還得考慮直線度、平面度、表面粗糙度等技術要求。備料一般跟工件尺寸相差不大，設為長2R+4、寬b+4 的長方形鐵塊。

2 加工方法及工藝分析

一般情況，經驗不足的操作者往往覺得應該先加工正五邊形，再鉆小孔。其實這種方法在實際操作中是不可行的。第一，先加工各邊不便于劃線確定小孔圓心位置；第二，在實際操作中，由于操作因素和鉆床因素，誤差總是不可避免。打樣沖時，用力方向難免與鉛垂方向有一定的偏移，導致樣沖形狀位置與預期會有所偏差；鉆孔時，鉆頭刀尖由于磨損是有一定直徑的，再加上工件臺振動會使鉆頭與對準位置有所變化。這樣一來，加工出的孔往往與預期會有約1 mm 以內的誤差，直接導致工件報廢。對于這種中心帶孔的正N 邊形，無論是奇數邊還是偶數邊，都應該先鉆孔，在保證圓心位置的前提下加工各邊。具體方法如下：

1）粗加工坯料的長邊m 邊，如圖2（a）所示，使基本保證直線度和平面度，再加工n 邊，使之與m 邊基本保持垂直。

2）劃線確定小孔中心，打樣沖。提高劃線的精度對于鉗工加工來講，一是可以提高加工效率，二是提高加工精度［2］。基于鉆孔誤差，劃線時Y 方向需比預期多約0.5 mm，為（a+0.5）mm，為鉆孔誤差留下足夠的余量以便修整。至于X 方向，設置為中間位置約（R+2）mm，以便后面劃線。

3）鉆孔、擴孔，去毛刺和尖角。去毛刺和尖角不僅出于加工質量的要求，也為后續測量做準備，否則影響測量的準確度。

圖2 正五邊形加工方法流程

4）測量m 邊到小圓圓心的距離，這里用小圓最低點e 到m 邊的垂直距離來間接表示。計算與預期值a-r 的余量差值，將其修整到要求的尺寸精度。然后以修整好的m邊為基準精修n 邊，使其與m 邊保持較高的垂直度，為后續測量做準備。

5）劃線確定正五邊形5 個頂點并連線。這里采用“計算劃線法”［2］來確定5 個頂點位置。以修整好的m 邊為基準，在b-0.83c（cos54°≈0.83）處劃線確定N 和Q 在垂直方向的位置，在b 處劃線確定M 在垂直方向的位置。測量小圓最右端f 到修整好的n 邊的距離d，計算正五邊形5 個點在水平方向上的相對位置，如圖2（c）所示，其中sin54°≈0.55，以便留下足夠余量修整。將各交點依次連線，即得正五邊形。

6）用鋸弓沿線去掉大部分余量，為了保證尺寸精度，鋸路不準壓線，只能靠近參考線。

7）銼削各表面，達到尺寸精度要求。這一步是關鍵，多數人會很自然地采用按序加工法，如圖2（d）所示。即以OP為基準，按順時針或逆時針方向逐邊加工，使每條邊都滿足角度要求和孔心位置精度要求，直到最后一條邊。這種方法從數學原理上是可行的，但是正五邊形邊長的精度是通過角度的測量及孔心位置加工精度來保證的，誤差不可避免，這樣會造成誤差的累積，加工最后一條邊時尤其嚴重。累積誤差最終導致難以同時保證5 個角度、5 個邊長和5 個尺寸b 的精度要求。

無疑，這種方法能保證正五邊形邊長及尺寸b 的精度，并且能減少累積誤差次數，提高加工精度。

3 結語

對中心鉆孔的正五邊形加工方法進行了描述，就大多操作者加工方法的不足之處進行了詳細分析，并且根據筆者的加工生產經驗，提出采用直角三角形數學原理來確定正五邊形各邊兩端點及相應頂點位置，同時采用對稱加工原則減少了誤差累積次數，從而提高了正五邊形的加工精度。

［1］劉賢金.鉗工銼削工藝問題研究［J］.科技創新導報，2010（3）：86.

［2］燕金華.鉗工手工制作中提高精確加工工藝路線的分析［J］.科技創新與應用，2013（7）：97.

［3］周春霞.關于外六角形體加工方法的幾點嘗試［J］.實踐與探索，2010（10）：162