箱體類零件的定位以及銷孔的加工方法

紀(jì)傳軍

摘 要： 箱體類零件的加工中，其定位面、定位孔的選取，夾具定位銷、支承面、夾緊點(diǎn)的設(shè)定等工藝非常重要，國外一些機(jī)床制造商在這方面已經(jīng)有了很多新的突破與創(chuàng)新。銷孔的尺寸設(shè)定、支承面的形狀確定、夾緊裝置的設(shè)計(jì)等其合理與否對(duì)這些箱體零件的輸送、到位、夾緊、離開及加工尺寸的Cpk值能力保證等都起著決定性的作用。目前，國外機(jī)床制造商在設(shè)計(jì)箱體零件加工的工藝時(shí)，在設(shè)備選用和夾具的設(shè)計(jì)上與我們傳統(tǒng)的工藝有所不同，在很多方面均有了新的突破與創(chuàng)新，因此如何提高定位銷孔的加工精度其意義重大。

關(guān)鍵詞： 箱體類零件；定位銷孔；位置精度

一、選擇機(jī)床

對(duì)于加工孔一般用鉆床，鏜床等機(jī)床，但我們加工的零件不是純粹的孔，因此不合適選擇鉆床，鏜床，針對(duì)這一問題，選擇機(jī)床就十分重要，而加工中心是一種綜合加工能力較強(qiáng)的，高效可靠的自動(dòng)化設(shè)備，所以加工中心機(jī)床應(yīng)為首選機(jī)床。

二、刀具

麻花鉆、擴(kuò)孔鉆、中心鉆、套料鉆﹑鉸刀﹑鏜刀、絲錐﹑特殊用途孔加工刀具等。

三、工件定位

在切削加工中，箱體零件的定位面有兩種：毛坯零件澆鑄面、毛坯零件切削加工面。箱體毛坯零件一般采用熔模或砂模澆鑄而成，毛坯的初始定位基準(zhǔn)到型腔之間的相互位置尺寸較穩(wěn)定準(zhǔn)確。以毛坯零件的澆鑄面作為工件加工定位面，當(dāng)夾具采用合適的定位支承面時(shí)，一般能滿足產(chǎn)品零件圖的相關(guān)位置尺寸對(duì)毛坯基準(zhǔn)的尺寸要求。采用毛坯來定位時(shí)，一般多采用六點(diǎn)定位限制其自由度。而毛坯經(jīng)過初始切削后，一般采用“一面兩銷”來定位，其定位面由1個(gè)大平面或24個(gè)錯(cuò)落的小平面組成。目前國外機(jī)床制造商在設(shè)備的定位支承面上，由原先簡(jiǎn)單的定位塊（麻將塊）→定位塊帶氣孔檢測(cè)孔→定位塊由氣孔檢測(cè)孔變成冷卻液孔，根據(jù)流量與壓力來達(dá)到檢測(cè)與沖洗的雙功能作用的改進(jìn)過程，以此檢測(cè)功能來驗(yàn)證零件是否已經(jīng)到位。在加工過程中起到夾具夾緊前的防錯(cuò)作用及清除定位塊上的切屑作用，保證加工零件相對(duì)定位面的尺寸準(zhǔn)確穩(wěn)定。

工件定位孔的尺寸箱體零件的定位孔，有輸送定位孔、加工工藝定位孔和裝配定位孔。前兩孔在加工中起到工件輸送、工件定位的作用。定位孔尺寸設(shè)定的大小，直接關(guān)系到箱體零件的尺寸加工精度，對(duì)工件裝夾是否方便、刀具壽命的高低等等有著相關(guān)因果。發(fā)動(dòng)機(jī)箱體類零件的輸送與加工定位一般多采用一面兩銷來定位，這是最普通實(shí)用的傳統(tǒng)定位方式。它可限制工件的六個(gè)自由度，定位穩(wěn)定可靠。但隨著發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)的不斷提高，產(chǎn)品的加工精度要求提高及工件在專機(jī)線上輸送的速度加快，從而產(chǎn)生一對(duì)相沖突的矛盾：在零件加工定位時(shí)，工件定位孔的孔徑與定位銷的配合間隙越小越好，而零件在專機(jī)線上進(jìn)出定位銷輸送時(shí)及工件在加工工位裝卸過程中，定位孔的尺寸與定位銷的尺寸配合間隙越大越方便，對(duì)輸送來說輸送桿上升下降，零件進(jìn)出定位銷能達(dá)到進(jìn)出自如。定位銷孔的尺寸設(shè)定大小，各有利弊。

1.定位孔大：

（1）工件輸送到加工工位，工件進(jìn)入定位銷方便；

（2）工件離開工位定位銷順暢；

（3）加工鉸刀制造精度要求下降；

（4）鉸刀的使用壽命提高；

（5）與定位銷孔相關(guān)的加工位置尺寸變化大。

2.定位孔小：

（1）工件輸送中與工位定位銷位置要求高，工件不易輕易到位

（2） 工件離開定位銷時(shí)易翻缸；

（3） 鉸刀制造精度高；

（4）鉸刀使用壽命低；

（5）與銷孔相關(guān)的加工位置尺寸精度高。

如發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的加工工藝定位孔的制造尺寸一般取直徑16+0.021mm，最大0.021mm的銷孔尺寸變化一般能滿足加工中的各種技術(shù)要求，但碰到特殊情況也會(huì)造成其它新的不符要求。國外目前對(duì)箱體零件的銷孔尺寸設(shè)計(jì)上，有放大的實(shí)例。如某缸體在專機(jī)線上加工，其加工定位銷孔及輸送定位孔均為同一對(duì)孔，其孔徑尺寸為直徑16+0.043mm，與常見的直徑16+0.021mm有明顯的差異。定位夾緊的變化銷孔孔徑的變化，傳統(tǒng)的夾緊方式加工，必定會(huì)出現(xiàn)加工尺寸精度上的差異。在專機(jī)線加工或CNC加工中心加工，前者兩孔一般采用兩把刀具，后者兩孔使用一把刀具。CNC加工，用一把刀具加工兩只定位孔，其孔徑幾乎一樣，定位時(shí)沒有兩孔之間的轉(zhuǎn)向誤差，只有銷子與銷孔的配合間隙造成的轉(zhuǎn)向誤差。而專機(jī)加工，刀具的選擇上，當(dāng)只要滿足加工要求時(shí)，兩孔之間會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)向誤差。如何滿足輸送裝卸方便，又能達(dá)到加工精度要求？目前國外多家機(jī)床制造商在精加工中多采用新的夾緊方式來提高零件的尺寸加工精度。

四、加工工藝

根據(jù)孔的結(jié)構(gòu)不同和技術(shù)要求的不同，采用不同的方法：

1.非配合孔一般是采用鉆削加工直接把孔鉆出來。

2.配合孔需要鉆孔的基礎(chǔ)上，根據(jù)被加工孔的精度和表面要求，采用鉸削﹑鏜削、磨削等精加工方法作進(jìn)一步的精加工。

3.當(dāng)孔的表面質(zhì)量要求很高時(shí)，還需要采用精細(xì)鏜、研磨、銜磨、滾壓等表面光整加工方法，

4.對(duì)非圓孔的加工則要采用插削、拉削及特種加工方法。

提高工藝方法加工的位置精度：

1.提高鉆模板導(dǎo)向孔精度，坐標(biāo)精度為±0.005。

2.加長(zhǎng)導(dǎo)套的引導(dǎo)長(zhǎng)度，L/d>3～5，導(dǎo)套的配合精度為H6/g5，形狀誤差不大于0.005。

3.盡量減少導(dǎo)套至加工孔間距離。

4.為保證模板定位精度，采用過定位方法（3～6個(gè)圓柱銷）來固定模板。

用這些方法后可相對(duì)提高定位銷孔的位置精度，但要保證或提高鉆模板的導(dǎo)向精度就需要定期對(duì)夾具進(jìn)行拆卸，重新修正。

加工中心加工工件預(yù)先有底孔時(shí)處理方法。

加工中心加工工件預(yù)先有底孔時(shí)，采用精密鏜削（或剛性鏜削）能夠加工出位置精度很高的孔，如：在坐標(biāo)鏜上鏜孔。工件無底孔而且要求鉆孔的位置精度很高時(shí)，通常在鉆孔前打中心孔，以保證孔位置精度，但不及前者加工精度高。endprint

為了保證機(jī)床具有高的孔加工精度和適宜批量生產(chǎn)，采取如下措施。

1.采用短鉆頭、短鉸刀，提高刀具系統(tǒng)的剛度。

2.采用高精度、高剛度的單軸鏜削頭組成的四個(gè)鏜削頭（其中兩個(gè)用于鉆孔，兩個(gè)用于鉸孔），實(shí)現(xiàn)軸間距可調(diào)（軸間距可調(diào)至±0.005以內(nèi)），保證孔的位置有很高的精度，而且可實(shí)現(xiàn)多品種加工。

3.采用高剛性的雙工位移動(dòng)工作臺(tái)進(jìn)行鉆孔與鉸孔。

加工中不采用導(dǎo)向套具原因：

采用短鉆頭、短鉸刀，使加工部位接近主軸端部，加工孔位不易偏移，易保證孔位精度。

零件加工步驟考慮情況：

1.按加工精度：當(dāng)零件表面精度較高時(shí)則按粗加工—半精加工—精加工順序進(jìn)行，當(dāng)位置精度較高時(shí)則對(duì)全表面按粗加工—半精加工—精加工順序進(jìn)行。

2.按加工零件特征：對(duì)于既有洗削面又有座標(biāo)孔的可按照先銑后鏜的順序。

3.按加工工位特征：相同工位的零件采用工序集中的方法。

4.按機(jī)床特征：加工過程中應(yīng)特別注意經(jīng)過機(jī)構(gòu)的方向間隙對(duì)加工零件精度的影響。對(duì)于孔加工位置要求較高在安排加工順序時(shí)應(yīng)避免將反向間隙帶入

五、銷孔的加工

1.孔加工在零件內(nèi)表面加工，有以下幾方面的特點(diǎn)

（1）孔加工刀具多為定尺寸刀具，在加工過程中，刀具磨損造成的形狀和尺寸的變化會(huì)直接影響被加工精度。

（2）由于受被加工孔尺寸的限制，切削速度很難提高，影響加工效率和加工表面質(zhì)量，尤其是在對(duì)較小的孔進(jìn)行精加工。

（3）刀具的剛性較差，在加工時(shí)，由于軸向力的影響，容易產(chǎn)生彎曲和震動(dòng)，刀具剛性對(duì)加工精度的影響很大。

（4）切削排除困難，冷卻液很難進(jìn)入加工區(qū)域，散熱條件差，切削區(qū)域熱量集中，溫度較高，影響刀具的耐用度和加工質(zhì)量。

結(jié)束語

隨著科技的發(fā)展，孔加工的重要性越來越重要，它對(duì)于配合機(jī)件來說是必不可少的部分，其應(yīng)用大到軍事，科技，航空航天，小到機(jī)械生產(chǎn)，生活用品，可以說定位銷孔的位置精度十分重要，不管是現(xiàn)在還是將來孔的加工將會(huì)越來越重要，我相信隨著社會(huì)的發(fā)展孔加工的方法會(huì)越來越完善。

參考文獻(xiàn)

[1]《數(shù)控加工工藝與技能訓(xùn)練》.范為軍主編.出版日期：2015.05.

[2]《基于特征的箱體類零件數(shù)控編程技術(shù)》 張英杰 許艾主編.出版日期2014.01.endprint