擠出壓片機(jī)軸承座/蓋軸承孔單件加工精度保證方法

王洪鍵

(大連橡膠塑料機(jī)械有限公司， 遼寧 大連 116036)

1 零件介紹

雙螺桿擠出壓片機(jī)主要分為擠出裝置和壓片裝置，其中擠出裝置中重要的零部件為機(jī)筒、螺桿、軸承座/蓋，由于螺桿與機(jī)筒之間安裝后存在間隙要求，且螺桿是安裝軸承座/蓋內(nèi)，螺桿的螺旋端懸伸在機(jī)筒內(nèi)部，所以如圖1所示，機(jī)筒錐孔的中心線與軸承座/蓋軸承孔的中心線同軸度需要有一定的精度要求。

圖1 機(jī)筒軸承座/蓋組立

由于軸承座/蓋圖紙如圖2所示要求在小端中心孔距離為A±0.1，單件加工軸承座/蓋無(wú)法保證A尺寸精度，所以為了機(jī)筒錐孔的中心線與軸承座/蓋軸承孔的中心線同軸度的做法是將機(jī)筒與軸承座/蓋進(jìn)行組立形成組合件，以加工好的機(jī)筒內(nèi)錐孔為基準(zhǔn)采用臥式加工中心旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)方式鏜銑加工軸承座/蓋軸承孔，進(jìn)而保證當(dāng)螺桿裝入軸承座/蓋滿足螺桿螺旋部位與機(jī)筒之間間隙滿足設(shè)計(jì)要求。

圖2 軸承座尺寸示意圖

2 原加工工藝存在的問(wèn)題

目前雙螺桿擠出壓片機(jī)的機(jī)筒與螺桿需要組立加工，在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)有以下缺點(diǎn)：

（1）機(jī)筒的生產(chǎn)進(jìn)度直接影響生產(chǎn)軸承座/蓋的加工進(jìn)度，比如機(jī)筒延期，則造成一系列相關(guān)配作件順應(yīng)延期。

（2）軸承座/蓋與機(jī)筒均無(wú)互換性，零件在公司內(nèi)部無(wú)法串用并且用戶無(wú)法單獨(dú)購(gòu)買(mǎi)，不能夠靈活的滿足生產(chǎn)需求。

（3）由于組立，則需要較大的臥式加工中心進(jìn)行加工，加工成本較高。

3 新加工工藝解決方案

機(jī)筒與軸承座/蓋組立加工，主要是為了保證機(jī)筒的14°中心線與軸承座/蓋14°軸承孔中心線同心，其余要保證機(jī)筒底面與軸承座底面一平，機(jī)筒頂面與軸承蓋一平，詳見(jiàn)圖1、圖3所示，利用轉(zhuǎn)換加工基準(zhǔn)保證單件加工精度，即可滿是以上所有條件，即可取消組立加工。

圖3 機(jī)筒與軸承座/蓋組立示意圖

為了保證不組立即可保證裝配精度要求，且底面與頂面在同一平面內(nèi)，則需要重點(diǎn)控制以下尺寸，如圖4軸承座/蓋圖紙所示：

圖4 軸承座/蓋重點(diǎn)尺寸控制圖紙

由于軸承座/蓋采用四軸臥室加工中心加工，加工兩邊83°斜面時(shí)，需要左右旋轉(zhuǎn)機(jī)床工作臺(tái)各7°，加工大平面，所以還要保證A±0.1常規(guī)方法無(wú)法加工保證，現(xiàn)解決方案如下：

在軸承蓋上端加工Φ20工藝定位銷孔，加工位置如圖5所示，定位銷孔理想加工為直邊83°兩大平面偏置一定距離L1后正中心交點(diǎn)位置，如圖6所示。

圖5 工藝定位銷孔位置

圖6 偏置后交點(diǎn)位置

以83°斜面準(zhǔn)確定位工藝銷孔方法如下（前提軸承座/蓋關(guān)鍵部位留量為：83°大平面單邊余量4 mm，軸承孔各部單邊余量4 mm）。

經(jīng)過(guò)分析若想準(zhǔn)確確定交點(diǎn)位置，必須計(jì)算出該交點(diǎn)坐標(biāo)，才能夠精確的加工該工藝定位銷孔，現(xiàn)根據(jù)要求，建立以下數(shù)學(xué)模型：

已知條件：如圖7所示，已知點(diǎn)（0,0）、點(diǎn)（X1,Y1）在直線L1上，點(diǎn)（X2,Y1），點(diǎn)（X3,Y3）在直線L2上，直線L3為直線L1平移距離L得到，直線L4為直線L2平移距離L得到，求偏移后的直線L3與L4交點(diǎn)（X，Y）坐標(biāo)。

圖7 已知條件示意圖

交點(diǎn)（X，Y）求解方法如下：

直線L1的截距式直線方程為：

轉(zhuǎn)換成直線的一般方程為：

直線L2的兩點(diǎn)式直線方程如下：

轉(zhuǎn)換成直線的一般方程為：

則可以將直線L3方程設(shè)為:

由于偏移量為L(zhǎng)，則根據(jù)兩直線距離公式得：

則可以將直線L4方程設(shè)為:

由于偏移量為L(zhǎng)，則根據(jù)兩直線距離公式得：

由（1）（2）（3）（4）（5）（6）方程解的：

根據(jù)上述所推導(dǎo)公式，則軸承蓋上定位銷孔在龍門(mén)加工中心加工操作方法如下：

此種數(shù)學(xué)模型的計(jì)算方法優(yōu)點(diǎn)之處不限制零件的裝夾方式，工件可以隨意擺放，無(wú)需在機(jī)床上嚴(yán)格找正，大大的減少了操作者的工作強(qiáng)度，并提高了工作效率。

第一步：使用銑刀或找正棒，靠在工件83°斜面左面，并將機(jī)床坐標(biāo)清零得到A點(diǎn)坐標(biāo)（0,0），如圖8所示；

圖8 操作第一步示意圖

第二步：使用銑刀或找正棒，靠在工件83°斜面左面另一個(gè)位置，盡量遠(yuǎn)離A點(diǎn)，并記錄坐標(biāo)B點(diǎn)坐標(biāo)（X1,Y1），如圖9所示；

圖9 操作第二步示意圖

第三步：使用銑刀或找正棒，靠在工件83°另一斜面一個(gè)位置，并記錄坐標(biāo)C點(diǎn)坐標(biāo)（X2,Y2），如圖10所示

圖10 操作第三步示意圖

第四步：使用銑刀或找正棒，靠在工件83°另一斜面另一個(gè)位置盡量遠(yuǎn)離C點(diǎn)，并記錄坐標(biāo)D點(diǎn)坐標(biāo)（X3,Y3），如圖11所示；

圖11 操作第四步示意圖

第五步：將A、B、C、D坐標(biāo)帶入下列公式，根據(jù)公式（7）（8）算出交點(diǎn)坐標(biāo)（X，Y），注意公式中：L=d/2+L1+余量。d代表找正棒直徑，L1代表偏移距離）為防止計(jì)算錯(cuò)誤，減小發(fā)生錯(cuò)誤的可能性，可利用數(shù)控加工中心編程模塊函數(shù)運(yùn)算功能，可以將公式直接輸入機(jī)床程序中，讓程序自動(dòng)計(jì)算X,Y坐標(biāo)值。

第六步：按算出交點(diǎn)坐標(biāo)（X，Y）進(jìn)行加工Φ20銷孔即可。

銷孔位置已確定好，將工藝銷裝入銷孔中，將軸承座/蓋以底面為基準(zhǔn)裝夾在臥式加工中心上，按工藝銷為基準(zhǔn)保證A±0.1尺寸精度，然后進(jìn)行銑83°斜面和鏜軸承孔，確定軸承孔位置具體操作方法如下：

第一步：

按中心腰線及83°斜面（前后）線，分別參考軸承孔，找正工件；

第二步：

（1）如圖12所示機(jī)床工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)7°，使用立銑刀或找正棒，左右分別靠Φ20找正銷，找出銷X方向中心線，機(jī)床X軸坐標(biāo)清零。

圖12 機(jī)床找正定位銷方法

（2）使用刀盤(pán)，找出Z軸方向銷孔中心線（注意銷大小為Φ20，定心時(shí)不要忘記銷半徑）。

第三步：

（1）按找好的零件，按圖示位置，X方向機(jī)床跑A1，Y方向已軸承座底面為基準(zhǔn)向上偏移B±0.05，確定左側(cè)軸承孔位置零點(diǎn)位置，并清零，確定左側(cè)軸承孔中心位置。

其中A1距離按照三角函數(shù)計(jì)算與A和L1的關(guān)系為：

（2）銑左側(cè)83°斜面，保證斜面距找正銷孔中心線位置距離為L(zhǎng)1，銑削長(zhǎng)度為83°斜面交線到軸承孔中心距離減掉刀具半徑即：銑削長(zhǎng)度LL=A/（2cos7°)-D/2，其中D為銑刀刀盤(pán)半徑。

第四步：

機(jī)床往另一方向旋轉(zhuǎn)7°，以同樣的方法確定另一側(cè)軸承孔位置，銑右側(cè)83°斜面（注意：軸承孔軸向尺寸，均以83°斜面為基準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量）。

以上講述內(nèi)容為如何精確的控制兩軸承孔中心距的轉(zhuǎn)換加工方法，為達(dá)到裝配精度與互換性，其余尺寸按圖紙尺寸加工即可。

在實(shí)際加工過(guò)程中，往往存在很多因素可能導(dǎo)致定位銷位置不能夠保證與軸承孔位置關(guān)系，需要借鏜軸承孔，借銑83°斜面，則利用上述加工方法不能夠滿足所有加工需求，則需要重新計(jì)算軸承孔位置并加工，具體需要確定的參數(shù)如下圖13所示，計(jì)算方法如下：

圖13 確定參數(shù)數(shù)據(jù)示意

第一步：確定左側(cè)83°斜面到工藝銷孔中心位置距離為L(zhǎng)1；

第二步：確定右側(cè)83°斜面到工藝銷孔中心位置距離為L(zhǎng)2；

第三步：利用下列計(jì)算公式，重新計(jì)算出左軸承孔到工藝銷孔距離X1與右軸承孔到工藝銷孔距離X2；

通過(guò)以上方法，及時(shí)工藝銷孔加工不準(zhǔn)確情況下，也能夠保證軸承孔滿足圖紙要求。

4 結(jié)論

通過(guò)該種巧妙的加工方法，摒棄了傳統(tǒng)的采用組立加工方式來(lái)保證機(jī)筒與軸承座/蓋的同軸度方法，解決了單件加工軸承座/蓋即可滿足圖紙尺寸精度，并且提高了零件互換性，使得無(wú)論公司內(nèi)部同規(guī)格產(chǎn)品可以互換，且用戶可以單獨(dú)購(gòu)買(mǎi)機(jī)筒或軸承座/蓋，提高的產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)能力，降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，也降低了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。使得在生產(chǎn)過(guò)程中，生產(chǎn)進(jìn)度不會(huì)依賴于其它組立件的進(jìn)度。