精密盤狀多孔零件加工工藝研究

教傳艷，吳敬

(沈陽工學院機械與運載學院，遼寧沈陽 110005)

某公司加工一種精密盤狀多孔零件，如圖1所示，材質35鋼。該零件加工精度高，加工難度大。經過多次試驗，總結出一套科學有效的加工工藝方案，經首件檢驗，完全達到技術要求，為批量生產提供依據。

圖1 零件簡圖

1 零件尺寸精度分析及工藝難點

該零件外廓尺寸φ550 mm較大，零件上孔較多，且尺寸精度要求高，零件上孔直徑尺寸誤差為±0.05 mm，孔中心距零件中心尺寸誤差分別0.014和0.012 mm，孔圓度誤差是0.008 mm，孔間極角誤差是4″。零件外圓加工出20個凹槽。

零件孔尺寸精度高和形位精度高，用一般機床和加工手段難以完成。另外零件厚度較簿，整體精度高，加工中易產生變形，因此對工裝夾具和夾緊力有一定特殊要求。

2 加工工藝研究

2.1 加工機床和加工方法

根據零件結構特征和加工精度要求，作者選擇了具有高精度坐標定位裝置、整體剛性好的坐標鏜床作為主要加工機床，完成平面銑削和高精度孔徑孔系鏜加工。孔加工方法采用分度法，選用分度盤式數顯轉臺，其分度精度可達2″。轉臺安裝在機床工作臺上，零件安裝在轉臺上，由轉臺旋轉來實現零件加工位置變化。加工孔過程中，機床工作臺不運動，零件孔系精度完全由回轉臺精度來保證。安裝過程中，要保證零件回轉中心與回轉轉臺回轉中心具有高的重合度。加工中要保證轉臺分度盤的分度誤差減小到最低程度。

2.2 零件加工工藝路線確定

依據零件加工工藝原則，零件加工工藝路線大致如下:

(1)粗加工。粗車零件內圓，外圓表面;粗銑零件兩端面;鉆孔，粗鏜孔和粗鏜外凹槽。

(2)自然時效處理。

(3)半精加工。半精車內圓，外圓表面達到尺寸要求;半精銑兩端面達到尺寸要求;半精鏜各孔，外凹槽。

(4)自然時效處理。

(5)精加工。利用特種夾具，精鏜各孔及凹槽。

粗車內圓和外圓，粗銑兩端面去除大部分加工余量，為后續加工作基準。粗鏜孔之前，先用鉆頭鉆孔，減少鏜孔加工余量。粗加工和半精加工之后，進行自然時效處理，釋放加工應力。在半精加工中，完成零件內圓和外圓及兩端面加工。精加工中僅利用特殊夾具加工各孔和外凹槽。

2.3 精鏜孔夾具設計

在精加工工序中，零件內圓、外圓及兩端面均加工完成，僅對各孔及外凹槽進行精鏜加工。為防止鏜孔中零件在裝夾中出現變形，影響加工精度，選擇液固兩相轉變裝夾方法進行零件固定，采用石蠟基介質作為固定夾具。為增大介質粘結力，在石蠟溶液中添加一定比例的松香。裝夾結構方法如圖2所示，夾具體放置在機床工作臺上，零件放置在夾具體里，以零件內圓為定位基準，先將石蠟溶液注入夾具體底面空腔里，然后在內圓注入石蠟溶液，溶液冷卻前零件應在夾具體內處于正確位置。石蠟冷卻后，將零件固定在夾具體里，使零件的位置保持不變，零件在夾具體里不受剛性夾緊力作用，不存在局部受力變形，有效保證了加工精度。夾具體底面要磨平，保證零件加工表面與刀具垂直，夾具體底面設置若干個小孔，用于排氣，使石蠟溶液充滿整個夾具體。加工之前必須保證夾具體在機床工作臺上處于準確位置。加工中由于石蠟介質因溫度升高而變軟，故需要適當進行停止休息，待介質冷卻后再進行加工。加工完成后，將夾具體和零件放入熱水中，即可分離介質和零件。

圖2 零件在夾具體里用石蠟進行夾固示意圖

2.4 刀具材料及切削用量的確定

針對零件高精度特點，在半精加工和精加工中主要選用PCBD和PCD材料制作銑刀和鏜刀。這種超硬質材料刀具廣泛應用在高精度零件加工中，具有高耐磨性、良好的抗彎強度等特點，加工后零件表面精度高，殘余應力存量低。

切削用量的確定主要考慮加工表面質量、刀具磨損以及加工成本。在這個加工工序中，鏜孔工序的切削參數選擇是重點:粗鏜孔采用較大背吃刀量，以去除零件表面硬皮層，避免刀尖過早磨損，并配較低的切削速度;半精鏜孔和精鏜孔，采用較小的背吃刀量和進給量，配較大的切削速度，以提高表面質量，避免產生積屑瘤和毛刺。鏜孔切削用量見表1。

表1 鏜孔切削用量參數

3 結束語

該零件孔系的加工精度保證是重點。通過機床的選擇、加工工藝方案的正確選擇、裝夾方式和切削用量的選擇等多方面的研究和實驗，最終完成首件加工。采用三坐標測量機檢測，各主要尺寸均合格，孔徑偏差在公差范圍內，圓度誤差小于0.008 mm，孔之間角度偏差在±4″內。首件加工的完成，為批量生產提供條件，為類似高精度多孔盤類零件的加工提供借鑒。

［1］鄭修文.機械制造工藝學［M］.北京:機械工業出版社，2005.

［2］陳旭東.機床夾具設計［M］.北京:清華大學出版社，2010.