李樹(shù)清

(韶關(guān)市技師學(xué)院，廣東 韶關(guān) 512023)

多孔系閥體(如圖1所示，以下簡(jiǎn)稱(chēng)“閥體”)是筆者學(xué)校與珠三角某包裝機(jī)械廠合作加工生產(chǎn)的高效油墨印刷機(jī)中的核心元件之一。由于閥體工件在高效油墨印刷機(jī)工作時(shí)既承擔(dān)通液與密封的功能，同時(shí)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(huì)達(dá)不到預(yù)定的效果，為了使高效油墨印刷機(jī)在工作時(shí)達(dá)到設(shè)計(jì)時(shí)的理想效果；必須嚴(yán)格控制生產(chǎn)制造過(guò)程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)，例如工件的加工工藝制定、工件的生產(chǎn)加工、機(jī)器的組裝與調(diào)試等，其中工件的生產(chǎn)加工就是一個(gè)非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)；尤其是閥體工件上五個(gè)孔系的加工精度將直接影響到高效油墨印刷機(jī)的工作情況和使用壽命。因此必須嚴(yán)格按圖紙工藝要求進(jìn)行生產(chǎn)加工?；谠撻y體工件的工藝要求規(guī)定，本工序安排在車(chē)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(shí)同時(shí)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(gè)階梯孔系外，其余各面均已加工。這五個(gè)待加工“階梯孔”系的特點(diǎn)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(gè)坐標(biāo)點(diǎn)均由φ13 mm、φ23 mm和φ19 mm三個(gè)不同直徑尺寸內(nèi)孔以及密封槽組成。內(nèi)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(duì)基準(zhǔn)面A的垂直度0.02 mm、圓柱度0.005 mm，φ19 mm對(duì)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(shù)要求可見(jiàn)圖1所示。

1.2 閥體的工藝路線制定

基于閥體工件“利用車(chē)床完成多孔系加工” 的工藝要求來(lái)制定閥體的工藝路線。

常規(guī)方法加工閥體工件五孔系，其加工步驟是：①劃線，按照?qǐng)D紙標(biāo)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(chē)床上用四爪卡盤(pán)根據(jù)每個(gè)孔的位置分別校正、夾緊閥體工件，確保每一個(gè)坐標(biāo)孔的中心線與車(chē)床主軸回轉(zhuǎn)中心“重合”；③加工，粗、精加工坐標(biāo)孔1，使其達(dá)到圖紙規(guī)定的尺寸要求；④卸下工件，重新校正、夾緊工件，用加工坐標(biāo)孔1的方法完成坐標(biāo)孔2、孔3、孔4、孔5的加工；⑤檢驗(yàn)。

通過(guò)檢驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)采用常規(guī)方法加工閥體工件的五個(gè)孔系存在以下不足：一是孔與孔之間的中心距無(wú)法保證；二是加工過(guò)程中，由于工件需要經(jīng)過(guò)五次安裝才能完成五個(gè)孔系的鏜削加工，位置精度很難保證；三是工件校正的準(zhǔn)確性受操作者技術(shù)水平高低等因素的影響，容易造成加工質(zhì)量不穩(wěn)定，生產(chǎn)效率低。

改進(jìn)措施：基于閥體工件多孔系加工在車(chē)床上完成，加之工件月產(chǎn)量800件；經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)作，尋求加工五個(gè)孔系的可行性方案，為此筆者設(shè)計(jì)制造了一套專(zhuān)用夾具。該夾具使用方便、經(jīng)濟(jì)可靠，能使工件在車(chē)床上一次安裝，通過(guò)三套分度定位機(jī)構(gòu)的準(zhǔn)確分度定位就能保證孔1、孔2、孔3、孔4、孔5五個(gè)孔系的中心分別與車(chē)床主軸回轉(zhuǎn)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(zhuān)用夾具后，五孔系無(wú)需校正就可直接加工，避免工件需要經(jīng)過(guò)五次裝拆、校正帶來(lái)的誤差，質(zhì)量穩(wěn)定，同時(shí)大幅度提高了閥體工件的生產(chǎn)效率。

2 專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)

2.1 夾具的設(shè)計(jì)原則

考慮到閥體工件五個(gè)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(chē)床夾具設(shè)計(jì)原則是：“工序集中”，即在車(chē)床上對(duì)閥體工件五個(gè)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(zhì)量。根據(jù)該設(shè)計(jì)思路研制的夾具結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.2 閥體零件的定位

采用六點(diǎn)定位方法將閥體工件完全定位，其中與左右直線移動(dòng)分度板接觸的基準(zhǔn)面限制了閥體工件沿X軸方向移動(dòng)、繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)以及繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)三個(gè)自由度；固定在左右直線移動(dòng)分度板上的圓柱銷(xiāo)和菱形銷(xiāo)，則限制了閥體工件繞X軸轉(zhuǎn)動(dòng)、沿Y軸移動(dòng)以及沿Z軸移動(dòng)3個(gè)自由度。

2.3 夾具結(jié)構(gòu)

該夾具用于臥式車(chē)床上，采用人工裝卸工件、手動(dòng)夾緊，夾緊力方向與切削走刀方向平行。夾具結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，主要由定位聯(lián)接盤(pán)、圓分度定位盤(pán)、上下直線移動(dòng)分度板、左右直線移動(dòng)分度板、配重塊和分度定位機(jī)構(gòu)六大部分組成。

2.3.1 定位聯(lián)接盤(pán)(如圖3所示)

根據(jù)圓分度定位盤(pán)大小、T形槽位置、圓分度定位機(jī)構(gòu)等確定其外形尺寸為φ410 mm×36 mm。

2.3.2 圓分度定位盤(pán)(如圖4所示)

根據(jù)上下直線移動(dòng)分度板大小、壓緊圓分度盤(pán)的三個(gè)φ15 mm螺栓孔位置、圓分度定位機(jī)構(gòu)等確定其外形尺寸為φ340 mm×36 mm。

圓分度定位盤(pán)回轉(zhuǎn)中心與定位聯(lián)接盤(pán)O2中心重合；通過(guò)圓分度定位機(jī)構(gòu)的準(zhǔn)確轉(zhuǎn)位，確保閥體工件孔4或孔5的圓心與車(chē)床主軸回轉(zhuǎn)中心“重合”。

2.3.3 上下直線移動(dòng)分度板(如圖5所示)

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

2.3.4 左右直線移動(dòng)分度板(如圖6所示)

左右直線移動(dòng)分度板是工件裝夾臺(tái)板。

根據(jù)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(dòng)分度板的螺栓孔位置以及左右直線移動(dòng)分度定位機(jī)構(gòu)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(pán)的回轉(zhuǎn)中心與定位聯(lián)接盤(pán)的回轉(zhuǎn)中心不重合(偏心35 mm)，為消除回轉(zhuǎn)不平衡現(xiàn)象，進(jìn)而減小車(chē)削加工時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)等不利因素對(duì)閥體工件加工質(zhì)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(guò)計(jì)算確定配重塊的厚度為60 mm。

2.3.6 分度定位機(jī)構(gòu)(如圖9所示)

分度定位機(jī)構(gòu)共有3個(gè)，分別是圓分度定位機(jī)構(gòu)、上下直線移動(dòng)分度定位機(jī)構(gòu)和左右直線移動(dòng)分度定位機(jī)構(gòu)，他們的結(jié)構(gòu)完全相同，如圖9所示。

3 使用專(zhuān)用夾具安裝閥體工件的加工工藝

(1)安裝并調(diào)整夾具，確保待加工孔與車(chē)床主軸回轉(zhuǎn)中心重合。

(3)刀具：選用由韶關(guān)工刃具廠“定制”生產(chǎn)的擴(kuò)孔鉆頭、鉸刀、擠壓刀、內(nèi)凹槽車(chē)刀。刀具材料為硬質(zhì)合金YG6X。

(4)加工方法：

⑤車(chē)削R2 mm密封槽至符合圖紙規(guī)定的要求；經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)加工驗(yàn)證，切削速度45～55 m/min，進(jìn)給量選0.15～0.2 mm/r，效果比較理想。

⑥經(jīng)精密儀器檢測(cè)內(nèi)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(guī)定的技術(shù)要求。

(5)加工注意事項(xiàng)：

①工件加工之前必須調(diào)整尾座軸線與車(chē)床主軸軸線重合。

②為確保車(chē)擴(kuò)孔后的表面粗糙度，建議將擴(kuò)孔鉆進(jìn)行雙重刃磨處理，即雙后角，其中主刀刃靠近刀尖長(zhǎng)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(gè)齒的螺旋鉸刀。

④為方便裝拆和準(zhǔn)確定位，擴(kuò)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(kuò)孔鉆頭、鉸刀、擠壓刀等刀具，長(zhǎng)度應(yīng)相當(dāng)，減少加工工件時(shí)前后移動(dòng)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(shí)能準(zhǔn)確定位。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐證明，采用專(zhuān)用夾具在車(chē)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(zhì)量也好，完全達(dá)到了圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求。另外，夾具的每套分度定位機(jī)構(gòu)內(nèi)部均配有彈簧，使得定位銷(xiāo)能夠“自動(dòng)”找到定位銷(xiāo)孔，確保定位準(zhǔn)確、快捷；而且工件裝卸方便，加工效率高，可以推廣應(yīng)用到其他類(lèi)型工件的加工中去。

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