電潛泵電機頭同軸度超差控制工藝研究

摘要：本文通過機械加工零件同軸度超差的影響因素，對電潛泵上電機頭同軸度超差進行原因分析，找到解決措施，工藝得到改進，使電潛泵上電機頭同軸度控制在圖樣要求的范圍內。

關鍵詞：同軸度；超差；原因分析；工藝改進

1.前言

116上電機頭（圖1）在潛油電機中上連保護器，下連潛油電機，是潛油電機中的重要配件，結構復雜，尺寸精度及形位公差的要求都非常高，加工困難。但在加工過程中卻出現了一些慣性質量問題，尤其是兩端銅套對φ73內孔的同軸度要求是φ0.025。在以前的生產加工中，達不到該要求，只能放寬要求到φ0.05。在潛油電機工作時，電機軸在上電機頭內部兩端銅套內轉動，若兩端銅套對φ73內孔的同軸度超差太多，電機軸和上電機頭銅套之間就會長期受到較大的磨擦力而磨損，出現“偏磨”現象，增大阻力，影響潛油電機的質量。因此，急需對這個問題進行分析整改并及時解決。

2.同軸度超差的影響因素

在機械加工中，零件的尺寸、幾何形狀及表面間相對位置的形成，取決于刀具和工件在切削過程中的相互位置關系，因此，同軸度超差的影響因素較多，主要的因素有機床誤差和工藝因素。

2.1.機床誤差

合格的機床經過較長時間的使用后，由于不可避免的磨損和其它原因，原有的精度會有不同程度的降低，進而產生加工誤差。影響機床精度的最主要因素是導軌誤差和主軸誤差。

導軌誤差，導軌是機床中確定主要部件相對位置的基準，也是運動的基準，它的各項誤差直接影響被加工工件的精度；主軸誤差，機床主軸是刀具的位置基準和運動基準，它的誤差直接影響到工件的加工精度。

2.2.工藝因素

零件的機械加工，通過直接改變形狀、尺寸、相對位置等，使其成為成品或半成品的過程，就是機械加工工藝過程。在擬定機械加工工藝時，需確定工件裝夾、加工順序等因素。

工件裝夾，工件裝夾是工件在機床上或夾具中定位、夾緊的過程。工件加工基準選擇不合理，定位不準確，或夾緊過程中產生變形，工件的位置度就會產生誤差。

加工順序，應遵循先加工基準表面，后加工功能表面。先加工主要表面，后加工次要表面。先安排粗加工工序，后安排精加工工序。加工順序不合理，會導致后序對前序的加工精度產生重大影響。

3. 116上電機頭同軸度超差原因

3.1. 116上電機頭同軸度超差的加工工序

對有同軸度要求的部位加工，或在加工時選取定位基準不正確的工序，才影響同軸度加工質量。在116上電機頭的加工工藝過程中，下料、粗車、熱處理、半精車是粗加工，各表面未到成品尺寸，都有加工余量，不會影響同軸度；粗銑、精銑、鉗、焊套筒、車套筒工序，未加工有同軸度要求的部位。因此，這些工序的加工對同軸度無影響。

精車1、精車2、精車銅套工序，是直接加工了有同軸度要求的部位，作為定位基準的工序，鏜鉸引線孔工序雖無同軸度要求，但該序加工卻對同軸度有影響，所以，分析這幾序加工過程對同軸度超差的影響。

3.2. 116上電機頭同軸度超差原因分析

3.2.1.機床誤差

對于機床誤差，通過對機床精度進行檢測，以判斷是否是產生同軸度誤差的因素。經對影響116上電機頭同軸度所涉加工工序使用機床的精度檢測，各項精度指標均在合格范圍內。因此，可排除該因素。

3.2.2.工藝因素

3.2.2.1.基準選擇的影響

精車1和精車2工序是在數控車床上對116上電機頭的內外表面進行精加工，經這兩序加工后，各部尺寸至成品。

精車銅套工序也是在數控車床上加工，經該序加工后，銅套至成品尺寸。

從兩者的工序可知，在精車2序，所使用的定位基準是由精車1加工所成的各表面，在精車銅套工序，則再次使用了精車1、2序所形成的φ116外表面和端面，即銅套的加工是以精車1、工序形成表面為基準。為保證兩端各表面的同軸度，是通過在A處找正來實現的，但在實際找正的過程中，必定存在誤差，存在的誤差會多次放大，使實際加工后的工件同軸度超差。

按“基準統一”原則，應選擇多個表面加工時都能使用的定位基準作為精基準，便于保證各加工表面的相互位置關系，避免基準變換所產生的誤差。

定位基準選擇不合理，是116上電機頭同軸度超差的一個因素。

3.2.2.2.加工順序的影響

鏜鉸引線孔工序是在立式加工中心上加工而成，該工序是對引線孔各部尺寸，過電纜的開口槽部位精加工，其工序簡圖如圖2所示（部分尺寸）

檢驗成品116上電機頭的同軸度發現，在靠近開口槽部位會明顯超差。對φ73內孔測量，發現該處存在不圓現象。經分析，由于該處加工后壁較薄，刀具的切削產生了徑向變形，導致已經是成品尺寸的φ73孔的變形，使得在檢驗同軸度時產生誤差，這雖不是引起同軸度超差的根本原因，但在測量時卻會對同軸度產生誤判。

加工順序不合理，使φ73內孔產生變形，也是116上電機頭同軸度超差的一個因素。

4.116上電機頭加工工藝的改進

4.1.正確選擇定位基準和合理安排加工順序

為避免定位基準誤差的產生和φ73孔變形，對加工工藝過程做了部分調整。在精車

1和精車2工序中，作以下調整：外徑尺寸φ116留加工余量0.15～0.25，內孔φ73留余量0.20～0.30，4.19-18UNS-3A外螺紋留余量0.20～0.30。

在鏜鉸引線孔工序后增加精車3工序。

在該工序中，對φ116外徑一次裝夾加工完成，避免了兩次裝夾造成的兩表面不同軸現象；對φ73孔精加工，消除了鏜鉸引線孔時產生的變形。

在車套筒之后、發黑工序前增加精車4工序，精車4.19-18UNS-3A外螺紋、外環槽和端面，同時保證端面和φ116外表面的垂直度，為精車銅套工序準備正確的定位基準。

4.2.正確裝夾工件

正確裝夾工件，要對軟爪正確車削。可在加工116上電機頭時，對軟爪進行一次車削：夾持部分的直徑要合適，一般可比夾持工件的外徑大0.2mm左右；根部清根。

5.驗證

以上上分析和工藝改進是否可行，即能否使加工的116上電機頭同軸度合格，需驗證。

先小批量投產10件116上電機頭加工，以驗證工藝措施是否正確。加工完成后，對同軸度檢測，發現同軸度在0.010～0.020之間，初步表明分析正確，措施得當，可以進行批量試生產。

在批量試生產過程中，對工序過程進行了跟蹤監測。在跟蹤監測時，每次取樣4件，共取25組、100件116上電機頭檢驗同軸度。對記錄數據采用 -R控制圖分析改進工藝后加工的116上電機頭同軸度是否可控，工序能力能否達到要求。

經過計算，說明改進加工工藝過程后，116上電機頭同軸度加工過程能力充足，能夠保證同軸度達到圖樣技術要求，可控制在φ0.025內。

6.結論

綜合以上分析可知，116上電機頭同軸度超差的現象，在消除機床誤差影響的情況下，主要與工藝因素有關。在對加工工藝合理改進后，是能夠保證116上電機頭加工所要求的同軸度。目前，我廠生產的116上電機頭未再批量性出現同軸度超差現象。

參考文獻：

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[2]賓鴻贊，曾慶福.機械制造工藝學[M].北京：機械工業出版社.1980.11.

作者簡介：

李艷霞（1971— ），1992年7月畢業于石油大學（華東）機械系機制專業，從事技術設計工作，全國印刷機械標準化技術委員會（SAC/TC192）委員。現工作于濰坊東航印刷科技股份有限公司。