物料壓縮變距螺旋軸機械加工工藝設(shè)計

張國瑞，王旭元，趙春江

（內(nèi)蒙古機電職業(yè)技術(shù)學院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010070）

物料螺旋壓縮推進軸是物料壓縮機的重要組成部分，它的作用是將松散金屬物料壓縮到一定密度或者破碎后以輸送到一定的容器或裝置，在工業(yè)、輕工業(yè)等行業(yè)中的應(yīng)用十分廣泛。物料壓縮推進軸的結(jié)構(gòu)由壓縮段和進料段組成，其中壓縮段是一根螺距由一端到另一端逐漸均勻變小的變距螺旋軸，螺距的壓縮比由物料所需的壓縮密度決定。由于變距螺旋軸的螺旋曲面結(jié)構(gòu)復，加工十分困難，因而加工設(shè)備的選擇和工藝路線的合理制定對其加工具有十分重要的意義。本文以某一物料壓縮變距螺旋軸為例，對其加工工藝進行了研究設(shè)計。

1 零件結(jié)構(gòu)與工藝分析

圖1 變距螺旋軸零件圖

圖1為變距螺旋軸零件圖，該零件主要由平面、圓柱面和螺旋曲面組成。

φ40mm外圓柱面及其端面為非工作面，表面粗糙度要求Ra6.3μm，外圓φ80mm的變距螺旋曲面（壓縮比為3）是變距螺旋軸的主要工作表面，表面粗糙度要求Ra1.6μm，螺旋葉片φ80mm外圓和φ40mm外圓柱面的同軸度要求為0.04mm，與兩端平面垂直度要求為0.04mm。

為了便于在四軸聯(lián)動加工中心加工變距螺旋曲面時的定位和夾緊，先在臥式車床上車削兩端平面并保證總長400mm和垂直度0.04mm，鉆出B2.5mm中心孔，然后車削φ80mm外圓柱面和φ40×50mm臺階面并保證兩端同軸度0.04mm。最后在四軸聯(lián)動加工中心上，以兩端中心孔定位安裝，完成φ40mm×350mm變距螺旋曲面銑削加工。

2 毛坯的選擇

該零件的生產(chǎn)類型為單件、小批生產(chǎn)，毛坯材料為45#金屬件，選用φ85mm軋制圓型金屬件，鋸削下料長403mm。切削加工前進行調(diào)質(zhì)處理，以獲得良好的切削加工性和綜合力學性能。

3 工藝規(guī)程設(shè)計

3.1 定位基準的選擇

根據(jù)變距螺旋軸的結(jié)構(gòu)特點和精度要求，整個加工過程分粗、精加工兩個階段進行。粗車φ80外圓和端面時，用三爪自定心卡盤裝夾工件，以φ85毛坯中心線為粗基準，后續(xù)各加工工序選擇已加工表面作為精基準。調(diào)頭粗車變距螺旋軸另一端外圓平面時，為保證兩端外圓面的同軸度和其與兩端面的垂直度要求，用三爪自定心卡盤裝夾工件已車削外圓面一端，以上一道工序完成的外圓面中心線為基準。在精加工階段，為了保證零件工件不同加工表面的位置精度，在精基準的選擇過程中，根據(jù)基準統(tǒng)一和基準重合的精基準選用原則，選擇工件兩端面中心孔作為加工基準，用前后雙頂尖裝夾工件，完成工件各外圓表面的精車加工。最后，用氣動卡盤和后頂尖裝夾工件，完成變距螺旋曲面的銑削加工。

3.2 選擇表面加工方法

變距螺旋的外圓柱表面和兩端平面采用車削加工的方式完成，變距螺旋曲面利用立銑刀在四軸聯(lián)動加工中心進行銑削加工。為了提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，變距螺旋軸的外圓面和端面先在普通臥式車床上加工完成，螺旋曲面的銑削加工由四軸聯(lián)動加工中心完成。為了保證各表面的尺寸、形狀、位置精度和表面粗糙度要求，各表面的加工劃分為粗、精加工兩個階段進行。各表面選擇的加工方案如下。

兩端平面：粗車→精車。

φ80×400mm外圓柱面：粗車→精車。φ40×500mm外圓柱面：粗車→精車。外圓φ80mm、葉片厚度10mm、變距比3的螺旋曲面：粗銑→精銑。

3.3 擬定工藝路線

工序1：圓棒料下料￠85×403mm。

工序2：調(diào)質(zhì)處理。

工序3：裝夾毛坯一端外圓，車端面見平即可。粗車外圓尺寸至￠83mm，留3mm精車余量。

工序4：調(diào)頭夾持已加工外圓￠83mm，車另一端面見平，鉆中心孔B2.5，保證總長400mm。車另一端外圓尺寸至￠41.1mm，長度為50mm。鉆中心孔B2.5。

工序5：以兩頂尖裝夾工件，車￠83mm外圓至尺寸￠80mm，倒角C2。調(diào)頭車￠41.1mm外圓至尺寸￠40mm。

工序6：保螺旋總長350mm，葉片厚度10mm，銑螺旋槽大端螺距120mm漸變小端40mm。

工序7：去毛刺。

工序8：按圖樣要求檢驗各部精度。

3.4 工、夾、量、刀具的選擇

加工所需的工具、夾具、量具和刀具見表1。

表1 變距螺旋軸加工工、夾、量、刀具清單

3.5 填寫工藝過程卡片

將工藝規(guī)程制定的各項內(nèi)容填入表2變距螺旋軸加工工藝規(guī)程卡片中，完成工藝規(guī)程的設(shè)計。

表2 變距螺旋軸機械加工工藝規(guī)程卡

4 結(jié)論

通過加工實踐證明，該變距螺旋軸的工藝方案是切實可行的。

在變距螺旋軸的加工過程中，利用四軸聯(lián)動加工中心對復雜曲面進行銑削加工，能夠保證產(chǎn)品的加工質(zhì)量，很好的解決了普通機床難以加工的工藝難題，并對類似零件的加工具有借鑒意義。