空間孔系加工基準和方法的研究

孟香苓+張發銘+韓旭

摘 要：空間孔系是一個零部件當中較為常見的部分，對于裝配后的機械性能有著重要的影響。文章主要對空間孔系的分類及特點進行了介紹，同時介紹了不同類空間孔系的工藝原則。在此基礎上，對空間孔系的加工方法進行了分析，進而研究了如何確定空間孔系軸線加工的位置，最后對空間孔系加工當中的相關注意事項進行了闡述。通過文章的研究，希望能夠促進空間孔系加工效率和加工質量的進一步提升。

關鍵詞：空間孔系；加工基準；方法；研究

中圖分類號：TH16 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）21-0077-02

前言

對于殼體類、箱體類零件來說，在設計當中，需要在不同表面，對相互對應的各類孔系進行設計，使之能夠滿足相應功能的需求。例如，在相互垂直的兩個平面，對軸承安裝座孔進行設計，形成傘狀齒輪傳動裝置。在機體主軸串孔和缸孔之間，形成曲軸連桿機構，以及相互空間貫通的油路等?？臻g孔系指的是存在于三維空間中的不同表面，且具有相互對應關系的孔系。對于孔系加工基準和方法進行研究，對于孔系的空間對應關系具有重要影響，并且會對零部件裝配位置關系產生直接的作用，因而具有很高的重要性。

1 空間孔系的分類及特點

空間孔系具有不同的對應要求，因此加工精度、加工方法有所區別。以一個表面孔系為基準，根據不同零件裝配要求，空間孔系對基準具有較大的形位公差。根據不同的裝配要求對空間孔系中各孔相對位置的要求，空間孔系主要分為裝配關系空間孔系、相貫關聯空間孔系、獨立裝配空間孔系等類型。其中，第一類空間孔系指的是裝配關系較為嚴格，對空間孔系形位公差要求較高，其加工質量，將會對裝配質量造成直接影響[1]。在第二類空間孔系中，雖然存在相互關系，但是并沒有太高的要求，對于形位公差要求也相對較低。這種空間孔系只需要相通即可，并沒有嚴格的對應關系要求，為確保管路相同，也可對不同孔徑的工藝孔進行相貫。在另一些空間孔系當中，雖然標注了孔系的角度、中心線位置等，不過，其裝配零件是獨立存在的，和其他零部件之間，不存在相互管理，是一種獨立裝配，因而成為獨立空間孔系。

2 不同空間孔系工藝原則

在零件結構性分析、制定工藝之前，要根據裝配要求，對空間孔系進行匯總、分類。根據空間孔系的分類及特點，分別對不同的加工方法、加工原則加以運用，從而確保零件裝配質量滿足要求，并達到理想的經濟性、精確性。在零件公差當中，主要包括了尺寸公差、形位公差。其中，形位公差會受到工藝裝備、加工設備的影響，尺寸公差則主要受到加工刀具、加工人員的影響。根據不同的空間孔系分類，對專用工藝裝備、高精度機床進行選擇，對空間孔系形位公差進行控制[2]。在裝配關聯空間孔系、相貫關聯空間孔系中，必須對特殊附件頭、專用工藝裝備進行使用，裝配關聯空間孔系則通常具有更高的要求。而在獨立裝配空間孔系中，只需對基準面、孔系中心線之間的角度關系進行確保，利用毛坯外形確定位置即可，能夠對工藝裝配設計難度進行簡化，同時提高零部件外觀美感。

3 空間孔系的加工方法

在空間孔系的加工當中，實質上是機床主軸沿孔系軸線的運動。因此，空間孔系軸線、機床主軸運動軌跡能否嚴格符合，對于孔系加工質量將會產生直接的影響。在當前空間孔系的加工當中，可以對孔系軸線進行旋轉，使其與機床主軸達到平行狀態，可以利用角度彎板進行加工。還可以使機床主軸或附件頭沿著孔系軸線進行插補運動[3]。在加工中，使用角度彎板對孔系軸線進行調整，可以根據定位基準，讓工件繞工件基準孔系軸線進行旋轉，使加工孔系軸線和機床主軸達到同一平面。也可以實用且些角度平板，對工件基準面進行一定角度的旋轉，讓孔系軸線和機床主軸達到平行。

在設計專用工裝的過程中，對兩個相互垂直工裝定位基準面進行設計，從而滿足立式加工、臥式加工中心的不同要求。在加工中心多軸聯動作沿孔系軸線直線插補過程中，機床主軸沿著孔系軸線進行插補運動，同時聯動X、Y、Z三軸，對于加工中心、數據計算都具有較高的精度要求，但加工質量相對較低。所以，在實際加工當中，對附件頭、工藝裝備進行應用，對一項角度進行調整，讓加工中心主軸進行兩軸聯動，從而更好的加工空間孔系。在機體空間孔系加工中，可利用30°彎板，對缸孔軸線進行調整，達到鉛錘向，與龍門加工中心達到一致的主軸方向[4]。

在制造30°彎板中，如果角度精度不足，在機體主軸串孔中心和缸孔之間，相交度、垂直度存在較大差異，可以在對集體加工精度進行精確測量的基礎上，利用雙軸聯動的方法，通過加工中心進行補償，使加工精度得到提高?？蓪Ω郊^進行多角度旋轉，完成基準平面角度旋轉[5]。例如，在五面體加工中心中，對全角度加工附件頭進行了應用，在鉛錘向、水平向等方向，都能夠滿足機床主軸的360°旋轉定位，從而確?？臻g孔系軸線、機床主軸之間良好的重合。在空間孔系加工中，對于角度彎板的使用較多。在工藝裝備定位中，可采用三面定位、兩面一銷定位、一面兩銷定位等方法，具體方法要根據不同工件進行選擇。

4 空間孔系軸線加工位置確定

在空間孔系加工當中，對全角度附件頭進行應用，加工中心操作系統，能夠對附件頭運行軌跡進行自行計算。所以，在工件就位之后，只需檢測工件基準面、基準孔，并將檢測結果，當作附件頭運行軌跡目標值。對空間孔系軸線，利用工藝裝備進行旋轉，在工裝設計當中，對代加工孔平行工藝基準孔進行預先設計，作為對刀基準。對空間孔系進行研究和設定，能夠對空間孔系中心線設定進行簡化[6]。只需對空心中心線位置、形位關系進行確定，就能夠對孔系位置、形位關系進行確定，通過以線代面的方式，對計算進行簡化。

對孔系中心線進行調整，使其與機床主軸達到平行。例如在立式機床當中，鉛垂線作為機床主軸，需要對工件進行兩次旋轉，即經過水平旋轉和傾斜旋轉，才能滿足要求。對空間角度斜孔進行加工的過程中，在工藝計算、工件定位調整等方面，都具有較高的復雜性[7]。同時，如果采取不同的旋轉方向，將會造成計算結果的不同。在空間孔系的實際加工當中，空間孔系軸線在調整之后，工件設計基準是軸線、斜面的交點。對于這一點的坐標，難以通過測量的方法進行獲取，所以，在設計工裝的時候，也要對工藝基準孔進行設計。

設定了工藝基準孔，和工件設計基準盡量達到整數的數值，可在工裝組裝完畢之后，對工藝孔進行組合加工。如果空間孔系對于位置精度具有很高的要求，應當校正零件加工基準、其它工序加工質量等，從而消除工藝裝備定方位誤差、其它工序加工誤差等，對工序加工精度造成的影響[8]。例如，在機體缸孔加工加工當中，對于軸線位置度、和主軸孔軸線相交度等，都具有很高的要求。因此，在機體就位之后，要判斷精度是否滿足要求，判斷缸孔平面加工是否滿足工藝要求，并分析主軸孔軸線加工是否達到了工藝要求。

5 空間孔系加工的注意事項

在空間孔系的加工過程中，有較多因素可能會對加工質量造成影響。例如，在一面兩銷定位方式中，角度調整彎板，在其平面定位塊中，不同的磨損程度，將會對空間孔系軸線位置產生巨大的影響。在角度彎板傾斜面中放置工件的時候，如果不具有較大的傾斜角度，平面定位塊的磨損，不會對其造成太大的影響，但如果傾斜角度增加，則產生的影響也會隨之增加。所以，要經常性的檢查定位塊，避免發生加工質量問題。另外，角度彎板在對定位元件進行更換之后，在原有的工件設計基準、工藝基準孔上，關聯數據會發生一定的改變。所以，在角度彎板每次對定位銷、定位塊進行更換的時候，都需要重新修訂工藝基準孔坐標，從而確?？臻g孔系的加工質量。

6 結束語

在空間孔系加工當中，大部分類型的空間孔系都對加工精度具有較高的要求。隨著數控加工技術的不斷發展，出現了很多多軸聯動加工中心，因而使得空間空隙加工方法也更加豐富。角度彎板是空間孔系加工中常用的設備，應對其進行優化設計，以提升加工精度。在空間孔系加工中，要對加工基準和方法進行充分把握，從而確保加工精度和加工質量。

參考文獻：

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