導向套關鍵加工技術的方案確定*

王付星，樊永彬

(平頂山煤礦機械有限責任公司，河南平頂山 467000)

0 引言

平頂山煤礦機械有限責任公司為神華集團制造生產的ZY26000/4．0/8．8型液壓支架是目前國內支護高度最高的綜采設備，大采高液壓支架的設計必然會帶動結構尺寸的不斷增大，結構尺寸的增加必然會引起制造難度不斷加大。導向套是油缸密封和支撐的重要零部件，油缸缸徑隨工作阻力增大而增大，導向套的尺寸隨油缸缸徑增大而增大，而薄壁大直徑導向套的加工技術是液壓支架高端制造的技術難題之一。王文勝［1］設計了合理的導向套密封槽加工程序和加工工藝，保證了加工質量。葛建華［2］對導向套加工難點進行工藝分析，通過制作專用夾具保證導向套的加工精度。段雪萍［3］選用合理的加工工藝流程和專用刀具，編制了NC加工程序，提高了導向套的加工精度。成立［4］探索了套類零件數控車削加工的合理方法。目前研究者主要集中于導向套加工工藝流程進行研究，筆者主要采用對比的方法對導向套關鍵加工技術的方案進行確定。

1 拆分式導向套設計方案

導向套材質為40CrMo，調質后表面硬度達到HB240～280，最大外圓直徑達641 mm，壁厚最薄處僅15 mm，長度為282 mm，套類零件一般采用整體式加工以保證同心，但對于大直徑薄壁導向套，采用整體式加工會出現以下問題:①夾緊機構劇烈的局部夾持力會引起薄壁導向套發生彈塑性變形，造成圓度超差;②需要改進刀桿長度和剛度，提高車刀剛度以避免內槽出現振紋;③使用裝缸機裝配導向套時，旋入時極易造成矩形螺紋研死?？紤]把導向套拆分為內套和外套，內套主要功能是密封作用，外套主要功能是導向和防塵作用，外套采用矩形螺紋聯接以緊壓固定內套，外套端面作為定位基準保證裝配位置。經過分析論證，導向套采用拆分方式有以下優點:①外套壁厚較大，夾緊力可以提高到1．25 MPa，加工不會引起圓度超差，導向套變形主要集中于內套，夾緊力可以達到0．5 MPa時，超差現象明顯，采用拆分式導向套可以把圓度超差集中控制在較小的范圍內，降低加工難度;②拆卸方便，方便再制造生產，提高利用效率，延長使用壽命;③當內套壓入缸口后，外套直接旋入，裝配快速便利，提高加工效率。拆分式導向套主要尺寸如圖1和圖2所示。

2 夾具設計方案

2．1 三角卡盤加工方案

采用三角卡盤加持導向套時，卡爪接觸面積較小，導向套圓周面積很大，比較而言，導向套外圓圓周受到三個均勻分布集中力的作用，卡盤夾持力為0．5 MPa，工件被夾緊和卸載時會產生彈塑性形變，造成圓度誤差較大。工件被夾具夾緊狀態如圖3所示。

圖1 導向套外套尺寸(mm)

圖2 導向套內套尺寸(mm)

2．2 均布載荷加工方案

采用扇形軟爪和內外襯套夾持導向套，工作原理是增大工件夾緊時的受力面積，工件外圓表面受到均布載荷，避免夾持和卸載時局部位置的劇烈變形。此種方法在實際加工過程中經常采用，能夠保證零件的圓度誤差要求。均布載荷受力示意圖如圖4所示。

圖3 三角卡盤夾緊狀態

圖4 均布載荷示意圖

2．3 焊接加長筒加工方案

采用加長筒點焊固定導向套，三角卡盤夾持加長筒進行車削加工，局部變形發生在加長筒上，導向套加工變形不受夾緊力的影響，可很好的保證導向套加工的圓度、同心度和垂直度。采用此加工方法，選用厚度較大的加長筒，加長筒長度適中，保證加工時出現劇烈振動。采用加長筒加工導向套示意圖如圖5。

經實際加工檢驗，采用三角卡盤加工方案，導向套外圓圓度最大超差0．11 mm，采用扇形軟爪加工方案，導向套外圓圓度超差0．04 mm，采用焊接加長筒加工方案，導向套外圓圓度誤差均在技術要求之內。

3 接收裝置設計

采用加長筒焊接固定方式加工導向套時，導向套留有較大的加工余量，當導向套被直接切斷，導向套會掉落造成碰傷，影響加工表面質量，基于質量第一的設計理念，設計人員設計出一種導向套接收裝置。接收裝置示意圖如圖6所示。

圖5 加長筒焊接固定加工方式

圖6 導向套接收裝置

導向套接收裝置的工作原理是當導向套被切斷時，把接收筒上的U形卡子與卡盤上的螺栓聯接，接受筒外徑為480 mm，導向套內徑為571 mm，接收筒和導向套之間間隙鋪軟墊防止出現剛性碰撞。

4 結論

(1)對于大直徑薄壁長度較大的導向套，選擇拆分方式把導向套劃分為內套和外套，可以從整體上有效降低導向套的車削加工難度。

(2)采用點焊固定加長筒的方式加工導向套，夾緊受力區域轉移到加長筒，可以最大程度的降低夾緊力對加工變形的影響。

(3)通過螺栓聯接接收筒的方式回收切斷后的導向套，接收筒和導向套之間間隙鋪軟墊防止出現剛性碰撞，有效保證了導向套加工質量。

［1］ 王文勝．導向套數控車削精加工的關鍵技術問題［J］．科技信息，2012(31):176－178．

［2］ 葛建華．導向套的工藝設計［J］．金屬加工，2015(2):47－49．

［3］ 段雪萍．采用數控車床加工導向套［J］．煤礦機械，2006，46(4):79－81．

［4］ 成 立．“導向套”零件的數控加工工藝［J］．科技資訊，2009(20):19．