A6V107马达全钢缸体的试制加工

栏目主持ll 薅 ≯ A6V1 07马达全钢缸体的试制加工 北京市工贸技师学院机电分院 (100072) 卢增怀 为了企业的发展和市场开发的需要，技术部在我厂 主要产品斜轴式柱塞泵／马达系列中，又研制了一个新 产品A6V107马达。此产品在机芯的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 上做了重大改 进，其中在关键件缸体的选用上，推出了一种新设计 — — 全钢缸体。所谓全钢缸体是针对一直使用的双金属 浇铸缸体而言，两者比较，全钢缸体体积小、重量轻， 七直孔为45钢直接精加工而成，只有球面浇铸铜合金， 可节约七直孔铜合金浇铸成本，降低因浇铸而导致气 泡、疏松所产生的废品率，缩短了加工周期，从而提高 了效率。如果全钢缸体能够试制成功，顺利推出 A6V107马达，将具有广阔的市场前景，产生可观的经 济效益。 1．技术难点分析 作为一名车间技术组成员和数控机床调整工，与每 次新产品试制一样，在没有加工工艺和工装夹具的情况 下，车间将全钢缸体的试制任务交给了我，由我负责关 键工序七直孔与中心孔的加工。拿到图样后 (见图 1)， 图 1 首先对其技术难点进行了分析：7-~25mm七直孔位置公 差要求较严，既要保证与中心孔的平行度 0．04mm，又 要保证七直孔分布圆直径对中心孔的同轴度0．04mm。 同时七直孔分布圆直径要求 jI(68．6±0．03)mm，七 孔等分要求51。25 42”±l0 ，七直孔与中心孔孔径要求 jI(25+0．012)mm，还有七直孔形状公差要求圆柱度 0．004mm，七直孔 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面粗糙度要求 R。=0．4 m，要达到 以上所有技术要求，加工难度很大。 2．加工设备选择 选择哪种设备，采取何种加工手段，才能达到技术 囵 缸槭l 籼工 要求，是摆在面前的首要问题。如果按浇铸缸体的加工 方法，使用德国进口的卧式七孔镗专机镗IIII工，虽可 保证位置精度与孔径公差，但是七孔镗专机是为加工铜 合金而专门设计的，精加工余量小，冷却排屑采用压缩 空气。而全钢缸体材质为45钢，塑性较高，加工中不 易断屑，会造成切屑缠绕，刮伤孔壁，达不到表面粗糙 度要求，此种加工手段不能采用。 选择现有的手动七等分分度钻夹具 Z-075，在立钻 上采用钻一扩一铰加工，这种加工方式因其夹具本身精 度低和钻一扩一铰工艺方法的缺陷，无法保证零件的位 置公差要求，且效率太低，不适合采用此加工方法。 如何才能既保证零件的位置公差，又不用设计制作 精密复杂的夹具，在短期内试制出全钢缸体，经过多项 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的筛选，最后决定用德国STEINEL公司BFZ一5加 工中心加工。使用加工中心可以按零件分度圆直径与七 等分角度计算出七孔坐标值，再编制成加工程序输入到 机床 NC系统中，由数控系统控制各种刀具自动完成工 件的加工。由于德国加工中心精度很高，可以很容易地 满足零件位置公差的要求，同时又节省了制作高精度的 七等分夹具。再者此零件属于较深盲孔加工，冷却排屑 也是加工中的难点。采用卧式加工中心，零件装夹后七 孔呈水平状态，加之采用内冷却刀具，使排屑顺畅，冷 却充分，提高了刀具的寿命，同时降低了孔的表面粗糙 度，因此理论上是一种可行的加工方案。 3．装夹方案确定 在确定加工设备后，零件采用何种装夹方式，既能 保证零件方便快捷的装卸，又能保证较精确的重复定位 精度。如果用 V形块定位，使用压板、垫铁轴向夹紧， 因零件孔壁较薄，无处施压，径向夹紧孔易变形。而且 无论采用轴向、径向夹紧，都要求零件外圆作为工艺基 准，添加较严格的精度要求，增加了加工成本。权衡再 三，选用了手动三爪自定心卡盘。使用三爪自定心卡盘 装夹，无论零件外圆大小都有自定心的特点，重复定位 精度可满足技术要求，装卸零件也较方便。 维普资讯 http://www.cqvip.com 赫囊薹搿 ⋯一籀鬣誊。 囊 臻 咖 I一— l圈量圉 4．工艺方法试验 设备与装夹问题解决之后，如何保证零件的形状公 差、孔径公差及表面粗糙度要求，需要进行不同的工艺 试验，来逐步解决问题。 (1)钻一粗镗一精镗加工方法试验 首先采用钻一 粗镗一精镗加工方法。为了解决深孔镗削的冷却与排屑 问题，特意从哈尔滨量具刃具厂购买了内冷却镗刀杆、 调整镗刀杆偏心量来加工不同孔径的微调模块、莫氏刀 柄等附件。刀具、夹具都准备好后，找正夹具中心，将 机床显示的坐标值偏置设定到NC系统中；再计算七孔 坐标值，编制出加工程序；测量刀具长度，输入刀补 值，开始试加工。首先钻孔 1624mm，留 1mm镗余量， 再镗孔至 24．85mill，留0．15mm精镗余量，再精镗孔 至{5(25+0．012)mm，加工结束。试件送检结果为分 度圆{5(68．6±O．03)mm，等分 51。25 42”±10 ，同轴 度0．04mm均符合技术要求。而{5(25+0．012)mm孔 尺寸不稳定，圆柱度 0．004mm，表面粗糙度 R = O．4,um均超差，未达到技术要求。观察发现孔底多数有 刮痕，为切屑排不出缠绕刀杆所致，经过多次修改切削 参数试验，仍不能解决问题。分析原因，缸体材料为45 钢，塑性较高；背吃刀量较小时，易产生带状屑；由于 是深盲孔加工，切屑不易排出，使孔的表面粗糙度和圆 柱度达不到技术要求，因此，这种加工方法被否决。 后来又试验钻一镗一铰的加工方法，留0．1mm铰 量，使用普通 ~25h6的硬质合金铰刀铰成，加工时因外 切削液不充足，铰孔后孔表面粗糙度 R =1．1—1．6,um， 达不到R =0．4ptm要求。这种方法也不成功。 (2)滚轧加工方法试验 正当一筹莫展时，我看到 一 份刀具资料 (见图2)介绍了一种超精内径滚轧头精 加工内孔的方法。内孔只需留0．01mm滚轧量，一次精 轧就能使内孔表面粗糙度 R 从 6．3,um降低到 0．2 0．05,um之间，非常适合用于缸体内孔的加工。 在与技术部门商议后，定做了精轧头，经过试验加 工零件内孔表面粗糙度达到 R ：O．2—0．1,um，完全可 以满足零件七孔表面粗糙度 R ：0：4,um的要求。但同 时又出现了新的问题，因铰孔时采用外冷却，使铰孔产 生的部分切屑不能随切削液排出，精轧时滚柱将细屑挤 入孔壁，产生沟痕。要解决此问题，必须保证铰孔后内 孔清洁，清洁内孔有几种方法：①铰孔后中断加工程 序，打开工作室门用压缩空气手动清理内孔。②在铰孔 后增加一把小于孔径的内冷却钻头，通过运行程序用高 压切削液清洁内孔。③采用内冷却铰刀，铰孔时切屑随 高压切削液排出。前两种方法降低了工作效率不可取， 第三种方法则需设计制作一把带内冷却孔的铰刀。 图2 超精内径滚轧头 1．心轴 2．轧辊 3．保持架 4．微调装置 5．莫氏锥柄 5．技术措施改进 (1)刀具的改进 根据机床现有的内冷却刀柄连接 方式，与技术人员共同设计了一把适合中速切削的内冷 却铰刀 (见图3)。 图 3 铰刀在设计上有以下特点：①为通内冷却将莫氏锥 柄改为直柄。②增加内冷却功能，使冷却充足、铁屑排 出顺畅。③因盲孔加工，缩短了铰刀的导向部分。④采 用六个切削刃并将切削部分缩短，可减少切削阻力、提 高切削速度。订做试用后效果很好，切削速度可达到 50m／min。既解决了铰孔中的排屑与清洁问题，又缩短 了加工时间、提高了工作效率。按钻一镗一铰一轧工艺 方法加工后，零件内孔达到了表面粗糙度要求。但新的 问题又出现了，用气动量仪检测内孔时，发现周围七直 孔中个别孔扁0．01mm左右，达不到技术要求的圆柱度 0．004mm；而中 tL,孔则在 0．002mm以内。加工几件都 是这样，具有规律性。分析原因是装夹方式不当导致工 件变形。 (2)夹具的改进 导致工件变形有以下几种情况： ①因缸体孔壁较薄，加工七孔后孔壁最薄处只有 7mm 左右，用三爪夹紧，七孔中总有一孔正对夹爪，又因所 用硬爪前端较窄，压强大，使零件内部组织产生弹性变 缸板l 冷加工 复丝塑囵 维普资讯 http://www.cqvip.com 形。②因钻孔切削会产生很大转矩，为防止零件移动， 需施加较大的夹紧力，也会引起零件变形。③零件是由 一 个实心体、一次装夹钻一镗一铰一轧加工而成，一次 加工去量太多，引起零件内应力改变，产生变形。针对 前两种变形情况，设计制造了一种加宽软爪。自镗至与 零件外圆相同直径，形成类似胀胎的夹紧方式，使夹紧 力均匀的作用于零件表面，让夹紧变形降至最低，消除 因变形产生的零件精度误差 (见图4)。 。 { 图 4 (3)工艺的改进 要消除内应力导致的零件变形， 需要对加工工艺做以下更改：①在本工序中分出一道钻 孔工序，在立钻上使用 z一075七等分手动分度夹具， 预钻七直孔和中心孔。钻孔至 {5(24+0．1)mm为本工 序留 lmm左右加工余量。这样也避免了用加工中心粗 加工造成不应有的精度浪费。②增加一道热处理低温时 效工序，通过低温加热消除钻孔后产生的内应力。 进行了工艺改进和夹爪改进后，继续试加工。因零 件已经预钻孔，装夹时又出现如何找正的问题。 (4)找正工具设计 在未修改工艺之前，加工件是 实心体，夹紧即可，无须找正。工艺修改后，八孔已预 钻成。用三爪装夹，零件中心孔自然定心，而周围七孔 需调整某一孔与加工程序中的位置重合，达到找正的目 的。怎样利用工件现有形状和三爪自定心卡盘特点，设 计一个简单、方便、精确的找正工具来找正零件呢?经 过认真研究，利用零件分度圆上的两孔和三爪自定心卡 盘一个卡爪的侧面，设计了一个由定位扳手 1和可调定 位销2、定位轴4组成的找正架 (见图5)。在与技术人 员共同努力下，绘出图样，由工装车问制作完成。使用 圆 筮 塑 缸j‘(1 籼工 时，将两件定位轴 M8螺纹端，穿人定位扳手两个 8mm 宽长槽中，用 M8螺母 3固定；再将可调定位销 M8螺 纹端拧人定位扳手 M8螺纹孔中，并用 M8螺母固定， 便完成了找正架的安装。 4 图 5 1．定位扳手 2．可调定位销 3．螺母 4．定位轴 在找正前，先用 一 零件，将找正架两 个定位轴调整到能插 入孔中后拧紧，然后 一 同放在卡爪内，角 向旋转至可调定位销 接触夹爪侧面后，夹 紧零件。然后拔出找 正架，试切削观察孔 口两边加工量是否均 匀，如果不均，调整 图6 零件找正示意图 1．零件 2．长爪 3．找正架 2 可调定位销长度，再次装夹试切，一直到零件第一孔位 置与程序中第一孔坐标重合，便完成了找正架的调整 (见图6)。以后就可以用找正架方便的装夹零件，完成 批量零件的加工。 因找正架在设计时，已考虑其可调性，更换定位轴 后，可适用于其他规格零件的找正需要。找正架的设计 和使用，在全钢缸体的试制过程中，发挥了重要作用。 在进行了各种工艺实践和技术改进后，通过镗一铰 一 轧加工，全钢缸体达到了图样设计的各项技术要求， 圆满完成了新产品的试制任务，同时也探索和实践了一 种新的工艺方法。通过对各项技术问题的解决，不仅提 高了自己的综合技术素质，也为A6V107马达新产品的 试制成功作出了贡献。目前这种泵／马达产品已成功投 入市场，成为我厂一个新的经济增长点。 (收稿日期：20050701) 维普资讯 http://www.cqvip.com