多孔系閥體的車削加工工藝設計

李樹清

(韶關市技師學院，廣東 韶關 512023)

多孔系閥體(如圖1所示，以下簡稱“閥體”)是筆者學校與珠三角某包裝機械廠合作加工生產的高效油墨印刷機中的核心元件之一。由于閥體工件在高效油墨印刷機工作時既承擔通液與密封的功能，同時還要承受一定的壓力，若壓力不夠或者零件之間密封性能不好都會達不到預定的效果，為了使高效油墨印刷機在工作時達到設計時的理想效果；必須嚴格控制生產制造過程中的每一個環節，例如工件的加工工藝制定、工件的生產加工、機器的組裝與調試等，其中工件的生產加工就是一個非常關鍵的環節；尤其是閥體工件上五個孔系的加工精度將直接影響到高效油墨印刷機的工作情況和使用壽命。因此必須嚴格按圖紙工藝要求進行生產加工?；谠撻y體工件的工藝要求規定，本工序安排在車床上完成多孔系加工。

1 閥體的工藝分析與工藝路線制定

1.1 閥體的工藝分析

閥體的材料為壓鑄鋁合金ADC12，毛坯采用精密壓鑄，壓鑄時同時鑄出5-φ10 mm通孔。

閥體工件工序圖如圖1所示，該工序加工閥體孔1、孔2、孔3、孔4、孔5；除五個階梯孔系外，其余各面均已加工。這五個待加工“階梯孔”系的特點是孔1、孔2與孔3在同一直線上，而孔4與孔5則在同一圓周線上。每個坐標點均由φ13 mm、φ23 mm和φ19 mm三個不同直徑尺寸內孔以及密封槽組成。內孔φ13 mm和φ19 mm的加工尺寸精度均為IT8，表面粗糙度Ra1.6 μm，對基準面A的垂直度0.02 mm、圓柱度0.005 mm，φ19 mm對φ13 mm的同軸度φ0.02 mm，孔系中心孔精度誤差為±0.05 mm、平行度為0.03 mm，閥體孔系之間的其他精度及技術要求可見圖1所示。

1.2 閥體的工藝路線制定

基于閥體工件“利用車床完成多孔系加工” 的工藝要求來制定閥體的工藝路線。

常規方法加工閥體工件五孔系，其加工步驟是：①劃線，按照圖紙標注的尺寸分別在孔1、孔2、孔3、孔4、、孔5工位處劃出加工線；②安裝，在車床上用四爪卡盤根據每個孔的位置分別校正、夾緊閥體工件，確保每一個坐標孔的中心線與車床主軸回轉中心“重合”；③加工，粗、精加工坐標孔1，使其達到圖紙規定的尺寸要求；④卸下工件，重新校正、夾緊工件，用加工坐標孔1的方法完成坐標孔2、孔3、孔4、孔5的加工；⑤檢驗。

通過檢驗后發現采用常規方法加工閥體工件的五個孔系存在以下不足：一是孔與孔之間的中心距無法保證；二是加工過程中，由于工件需要經過五次安裝才能完成五個孔系的鏜削加工，位置精度很難保證；三是工件校正的準確性受操作者技術水平高低等因素的影響，容易造成加工質量不穩定，生產效率低。

改進措施：基于閥體工件多孔系加工在車床上完成，加之工件月產量800件；經過一段時間的運作，尋求加工五個孔系的可行性方案，為此筆者設計制造了一套專用夾具。該夾具使用方便、經濟可靠，能使工件在車床上一次安裝，通過三套分度定位機構的準確分度定位就能保證孔1、孔2、孔3、孔4、孔5五個孔系的中心分別與車床主軸回轉中心“重合”； 從而保證五孔系的形位精度、孔與孔之間的中心距尺寸。另外采用該專用夾具后，五孔系無需校正就可直接加工，避免工件需要經過五次裝拆、校正帶來的誤差，質量穩定，同時大幅度提高了閥體工件的生產效率。

2 專用夾具設計

2.1 夾具的設計原則

考慮到閥體工件五個待加工的孔系均不是集中在同一圓周線上，也不是集中在同一直線上；而是孔1、孔2、孔3在同一直線上，孔4與孔5則在同一圓周線上。為保證閥體工件五孔系的形位精度和孔與孔之間的中心距尺寸，車床夾具設計原則是：“工序集中”，即在車床上對閥體工件五個孔的加工一次定位完成，減少了定位誤差，確保閥體工件的加工質量。根據該設計思路研制的夾具結構如圖2所示。

2.2 閥體零件的定位

采用六點定位方法將閥體工件完全定位，其中與左右直線移動分度板接觸的基準面限制了閥體工件沿X軸方向移動、繞Y軸轉動以及繞Z軸轉動三個自由度；固定在左右直線移動分度板上的圓柱銷和菱形銷，則限制了閥體工件繞X軸轉動、沿Y軸移動以及沿Z軸移動3個自由度。

2.3 夾具結構

該夾具用于臥式車床上，采用人工裝卸工件、手動夾緊，夾緊力方向與切削走刀方向平行。夾具結構示意圖如圖2所示，主要由定位聯接盤、圓分度定位盤、上下直線移動分度板、左右直線移動分度板、配重塊和分度定位機構六大部分組成。

2.3.1 定位聯接盤(如圖3所示)

根據圓分度定位盤大小、T形槽位置、圓分度定位機構等確定其外形尺寸為φ410 mm×36 mm。

2.3.2 圓分度定位盤(如圖4所示)

根據上下直線移動分度板大小、壓緊圓分度盤的三個φ15 mm螺栓孔位置、圓分度定位機構等確定其外形尺寸為φ340 mm×36 mm。

圓分度定位盤回轉中心與定位聯接盤O2中心重合；通過圓分度定位機構的準確轉位，確保閥體工件孔4或孔5的圓心與車床主軸回轉中心“重合”。

2.3.3 上下直線移動分度板(如圖5所示)

根據左右直線移動分度板大小，壓緊左右直線移動分度板的安放T形螺栓的T形槽位置、壓緊上下直線移動分度板的五個φ15mm螺栓孔，用于左右直線分度的定位銷孔以及上下直線移動分度定位機構等確定其外形尺寸為276 mm×242 mm×36 mm。

2.3.4 左右直線移動分度板(如圖6所示)

左右直線移動分度板是工件裝夾臺板。

根據閥體工件大小、壓緊閥體工件的夾緊裝置、壓緊左右直線移動分度板的螺栓孔位置以及左右直線移動分度定位機構等確定其外形尺寸為220 mm×158 mm×36 mm。

2.3.5 配重塊(如圖8所示)

由于圓分度定位盤的回轉中心與定位聯接盤的回轉中心不重合(偏心35 mm)，為消除回轉不平衡現象，進而減小車削加工時產生的振動等不利因素對閥體工件加工質量的影響，必須采用平衡措施。平衡措施包括配重塊的形狀和安放位置，最后通過計算確定配重塊的厚度為60 mm。

2.3.6 分度定位機構(如圖9所示)

分度定位機構共有3個，分別是圓分度定位機構、上下直線移動分度定位機構和左右直線移動分度定位機構，他們的結構完全相同，如圖9所示。

3 使用專用夾具安裝閥體工件的加工工藝

(1)安裝并調整夾具，確保待加工孔與車床主軸回轉中心重合。

(3)刀具：選用由韶關工刃具廠“定制”生產的擴孔鉆頭、鉸刀、擠壓刀、內凹槽車刀。刀具材料為硬質合金YG6X。

(4)加工方法：

⑤車削R2 mm密封槽至符合圖紙規定的要求；經現場加工驗證，切削速度45～55 m/min，進給量選0.15～0.2 mm/r，效果比較理想。

⑥經精密儀器檢測內孔，表面粗糙度Ra0.4～0.8 μm，圓度0.001～0.002 mm，完全符合圖紙規定的技術要求。

(5)加工注意事項：

①工件加工之前必須調整尾座軸線與車床主軸軸線重合。

②為確保車擴孔后的表面粗糙度，建議將擴孔鉆進行雙重刃磨處理，即雙后角，其中主刀刃靠近刀尖長度三分之一處后面后角為8°～12°，其余為45°；雙重頂角，其中近外緣處頂角為75°。

③為增加容屑空間和方便排屑，鉸刀是特制成4個齒的螺旋鉸刀。

④為方便裝拆和準確定位，擴孔鉆頭、鉸刀、擠壓刀均制成帶莫氏圓錐柄的“一體式”刀具。

⑤定制的擴孔鉆頭、鉸刀、擠壓刀等刀具，長度應相當，減少加工工件時前后移動尾座。

⑥工件、夾具相互接觸的面必須保持清潔、干凈，確保工件在安裝時能準確定位。

4 結語

通過生產實踐證明，采用專用夾具在車床上完成閥體工件的五孔系加工，五孔系的尺寸精度高，尤其是孔與孔之間的孔距尺寸精度、形位精度很容易控制，表面質量也好，完全達到了圖紙設計要求。另外，夾具的每套分度定位機構內部均配有彈簧，使得定位銷能夠“自動”找到定位銷孔，確保定位準確、快捷；而且工件裝卸方便，加工效率高，可以推廣應用到其他類型工件的加工中去。

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