高精度孔定位太陽(yáng)輪工裝設(shè)計(jì)

（廣西柳工機(jī)械股份有限公司卓越制造中心，廣西 柳州 545007）

工裝設(shè)計(jì)經(jīng)常使用內(nèi)孔定位，傳統(tǒng)的定位方式為銷軸與工件孔的配合來(lái)獲得。因考慮工件的裝卸方便，定位元件與被定位工件間必須要有一定的間隙，這也是定位誤差產(chǎn)生的原因之一。在設(shè)計(jì)對(duì)孔定位精度要求較高的場(chǎng)合，如果將定位元件的加工精度提高，或?qū)⒐ぜ糜诙ㄎ坏目椎闹圃旃钪禍p少，都會(huì)極大地增加工藝成本，且高精度的定位難以維持長(zhǎng)久，還需要加強(qiáng)對(duì)定位元件的檢測(cè)維護(hù)，增加管理成本，這種定位方式對(duì)高精度的孔定位需求難以實(shí)現(xiàn)。我們?cè)趯W(xué)習(xí)漲套定位原理后，設(shè)計(jì)出一種適用于高精度孔定位的工裝，現(xiàn)以某機(jī)械產(chǎn)品上使用的太陽(yáng)輪為案例，介紹該工裝的孔定位原理及注意事項(xiàng)。

1 太陽(yáng)輪的特點(diǎn)及加工工藝分析

太陽(yáng)輪為鍛壓件，鍛造工藝決定開(kāi)叉口的內(nèi)表面不是平面，太陽(yáng)輪技術(shù)要求芯部熱處理硬度達(dá)HRC35-48，其采用的加工工藝為：粗車外圓→粗鏜孔→精車外圓→銑花鍵→精鏜孔。在關(guān)鍵工序精鏜工序中孔Φ30加工公差范圍是0.028，同軸度要求為Φ0.04，兩孔端距離為88mm；兩孔對(duì)中線的位置度要求為Φ0.3（見(jiàn)圖1）。

在整個(gè)工藝過(guò)程，關(guān)鍵工序精鏜孔兩孔的同軸度Φ0.04的要求最難實(shí)現(xiàn)。因兩孔對(duì)軸中心線的位置度要求不高，傳統(tǒng)的工藝方法是采用桿外圓定位，在鏜床上一次裝夾，一次走刀完成加工。我們以剛性較好的加工中心TC1000上加工，刀具先后選用國(guó)產(chǎn)刀具和性能較優(yōu)的山特維特鏜刀進(jìn)行試加工，發(fā)現(xiàn)效果都不理想，原因分析如下：

（1）鏜孔行程為88 mm，實(shí)際加工行程約為100mm，單邊加工余量為0.3mm。因材料較硬，鏜刀在完成長(zhǎng)距離加工后，強(qiáng)度已不足，出現(xiàn)錐孔，即一端孔比另一端孔大約0.04mm，孔尺寸超差。因精鏜孔是熱處理后的工序，考慮到變形量的影響，留給精鏜孔的加工余量不能再減少，分多次走刀又不經(jīng)濟(jì)。

（2）刀具的刀片在完成一孔加工，再轉(zhuǎn)入另一孔加工時(shí)接觸到的不是平面，鏜桿受不均勻的徑向力，極易振刀崩刀。同時(shí)刀具會(huì)產(chǎn)生徑向偏移，影響兩孔的同軸度。

圖1太陽(yáng)輪加工要求

2 工裝設(shè)計(jì)要求

基于以上分析，為了保證產(chǎn)品尺寸和形位精度的要求，必須考慮兩個(gè)因素的影響：一是刀具的強(qiáng)度；一是切削導(dǎo)入時(shí)刀具徑向受力均勻。采取的措施有縮短鏜桿伸出距離，從太陽(yáng)輪開(kāi)叉口外側(cè)向里加工，現(xiàn)有兩種方案供選擇：

方案一：用雙面鏜床實(shí)現(xiàn)，但需要增加設(shè)備，而普通雙面鏜床的鏜桿的同軸度也難達(dá)到0.04mm的要求，精度高的雙面鏜床價(jià)格不菲，方案一經(jīng)濟(jì)性較差；

3 高精度孔定位工裝的設(shè)計(jì)

現(xiàn)設(shè)計(jì)一種新型內(nèi)孔銷定位工裝，結(jié)構(gòu)如圖2所示。該新型內(nèi)孔定位銷的工作原理為：旋轉(zhuǎn)軸芯5向下移動(dòng)，通過(guò)軸芯上的凹槽將導(dǎo)向套4孔內(nèi)的鋼球3向外頂出，作用于定位銷套2；定位銷套是由四塊L形鋼板組成，定位銷套下面部在鋼球頂力作用下沿支承平臺(tái)1內(nèi)的鍵槽移動(dòng)，上面部分則貼向工件內(nèi)孔形成定位。旋轉(zhuǎn)軸芯向上移動(dòng)，鋼球頂力撤消，不再定位，工件可輕松取出。該工裝的設(shè)計(jì)借鑒了漲套的原理，而利用零件的特點(diǎn)，采購(gòu)用機(jī)械結(jié)構(gòu)的形式實(shí)現(xiàn)漲緊定位。支承平臺(tái)與導(dǎo)向套用內(nèi)六角螺釘固定，表面可進(jìn)行平面定位。將導(dǎo)向套安裝在特定的位置，則可實(shí)現(xiàn)在需要的位置定位。在制作精度滿足要求的條件下，使用普通鏜床，該工裝加工的孔的同軸度可達(dá)Φ0.02mm。這種工裝定位的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，定位精度高，定位孔尺寸可變化。但設(shè)計(jì)時(shí)須注意以下幾點(diǎn)：

（1）軸芯、鋼球、定位銷套是受力最大的元件，不能因材料變形產(chǎn)生太大的定位誤差，它們必須具備高的硬度，同時(shí)具有很高的耐磨性，建議采用T10碳素工具鋼制作。

（2）影響到定位精度、元件間有相互移動(dòng)的配合公差盡可能小，如軸芯與導(dǎo)向套雖然是間隙配合，但要求配合公差小，本工裝公差配合為Φ10F6/h5，粗糙度Ra0.4；另外，支承平臺(tái)槽與定位銷套上表面的間隙應(yīng)小于0.015mm，兩側(cè)面的間隙應(yīng)小于0.03mm。

（3）為了使定位的尺寸可調(diào)，將軸芯中部與鋼球接觸部位加工成內(nèi)凹的圓弧面，最小尺寸為Φ8±0.005；同時(shí)控制鋼球外徑尺寸Φ6±0.006。

（4）導(dǎo)向套的大外圓可作為與外部的定位，該部位與定位銷套以及軸芯都有同軸度要求，確保整個(gè)工裝的中心與被定位工件的孔中心保持一致。

圖2改進(jìn)后的新型定位銷

4 結(jié)束語(yǔ)

高精度孔定位工裝的應(yīng)用價(jià)值主要在于：

（1）將軸芯與導(dǎo)向套的螺紋聯(lián)接改為氣動(dòng)或液壓控制，通過(guò)系統(tǒng)的操控，可實(shí)現(xiàn)定位的自動(dòng)化，這在自動(dòng)化流水線上實(shí)施零件定位很有推廣價(jià)值。

（2）將定位銷套外圓改為花鍵，可以對(duì)內(nèi)孔為內(nèi)花鍵或內(nèi)齒輪的零件進(jìn)行定位。

（3）軸芯固定，導(dǎo)向套轉(zhuǎn)動(dòng)，工裝的定位原理一樣，適合于軸芯不方便轉(zhuǎn)動(dòng)或需要使用導(dǎo)向套大外圓進(jìn)行定位的場(chǎng)合。

我們通過(guò)不斷探索、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)出適用于提高孔定位精度的工裝。

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