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在车床上加工汽车过桥箱盖上的Ø130K6孔

（2006-12-25 09:32:27 ）

我厂生产的99014320124 过桥箱盖(见图1)是双后桥重载汽车上的重要零件之一。过去在TH6363卧式加工中心或镗床上加工该过桥箱盖上的f130K6孔，生产效率很低，每天只能加工20 多件，不能满足集团公司每月装配1000套车的需要。为了解决这一问题，经过反复试验，我们在车床上加工过桥箱盖f130K6孔获得成功。

1 车床上镗削f130K6孔的关键技术要求

图1

必须使f130K6孔的中心线与车床主轴中心线同轴(要求◎f0 .004mm)，要满足这个要求，车床加工工件的回转直径必须大于f630mm(见图1)；
加工时工件迅速、正确定位，以保证所需加工精度；
要保证零件的尺寸精度，机床读数精度必须达到0.001mm。但车床的读数精度仅为0.02mm。因此，使车床的读数精度提高到0.001mm 是加工成败的关键。

2 工艺方案的确定及实施过程

设备：根据车间现有设备，选用C630-1车床(最大回转直径为f615mm)；拆去该机床的马鞍，使其最大回转直径达到f830mm(附件花盘的最大回转直径为f800mm)。

图2

1. 配重块 2.圆柱定位销 3.车床花盘 4.压板(2个) 5. 压板螺钉(2套) 6.支撑块(2个) 7.零件 8.菱形销
图3

图4
定位：采用“一面两销”定位方式(见图2)。按六点定位原理，以零件上的A 面作为第一定位基准，支承块形成定位支承面，限制三个自由度；以零件上一个f10E8孔为第二定位基准，采用销定位，限制两个自由度；以零件另一个f10E8孔为第三定位基准，采用销定位，限制向自由度。
实施过程中希望要在尽量少改动设备的前提下在车床上实现上述定位。具体操作步骤如下：首先将花盘安装在车床上，让车床自车一刀，使花盘面与车床纵向进给方向垂直；其次，根据过桥箱盖f130K6中心和两定位销的尺寸关系(见图2)，用车床花盘中心和端面在坐标镗床上找正，加工出两个定位销孔[注：坐标镗床刻度盘读数精度为0.001mm，坐标镗床加工精度为0.002mm，能保证达到同轴度f0.004mm]；如图3 所示，在花盘的一个圆周上，对称铣两个槽(压板的正下方)，镶两个支撑块6；将花盘装在车床上，用车刀将两支撑块见光。
为了使车床的读数精度达到0.001mm，我们按图4所示方法，将一个千分表用磁力座吸附在溜板上，使车床横向进给方向的读数精确到0.001mm。采用上述方案后，即可在车床上进行过桥箱盖上f130K6孔的加工。

3 误差分析

根据图纸技术要求，本工序需要检验尺寸f130K6_-0.021^+0.004mm、与A面的垂直度f0.1mm和相对于A、D -C公差值为f0.075mm 的位置度要求。

按照机床精度标准，普通车床f200mm～f400mm主轴端面的平面度应≤0.02mm；溜板移动对主轴锥孔中心线的平行度在300mm范围内为0.03mm；精车外圆的圆度在100mm 测量长度上为0.01mm。

两定位销的尺寸及公差因零件上两定位孔尺寸为f10E8(_+0.025^+0.047)mm，根据间隙配合，确定两销的尺寸及公差：
1. 确定两定位销中心距及尺寸公差取 d_Ld=±1/5d_LD=±1/5×0.04 =±0.008(mm)
  故两定位销中心距尺寸及公差为429.5±0.008mm
2. 确定圆柱销尺寸及公差
  因D_1MIN=10.025mm，故取 d₁=f10.025g5=f10.025_-0.011^-0.005=f10_+0.014^+0.020
3. 根据标准选定菱形销的b₁及B值取 b₁=4mm B=d₂-2=10-2=8mm
4. 确定菱形销尺寸及公差
  取a=d_LD+d_Ld=0.04+0.008=0.048mm
  X_2min=2ab₁/D_2min=2×0.048×4÷10.025=0.038mm
  则d_2max1=D_2min-X_2min=10.025-0.038=9.987mm
  因为定位孔尺寸为f10E8(_+0.025^{+ 0.047})，即EI=0.025mm
  所以d_2max=d_2max1+EI=9.987+0.025=10.012mm
  菱形销与孔配合取h5，其下偏差ei=-0.006，故菱形销直径为f10.012h5=f10.012_-0.006=f10_+0.006^+0.012mm。
故所选圆柱销直径为f10_+0.014^+0.020mm，菱形销直径为f10_+0.006^+0.012mm。
垂直度误差分析
如图1所示，垂直度控制要素为f130K6的轴线对A面的垂直度，其公差带是直径为f0.1mm 且垂直于基准平面的圆柱面内的区域。
1. 由于两支撑块在f230～f260mm的圆周上，所以两支撑块的平面度误差dS_面MAX=0.02mm。根据相似三角形原理，由dS_面MAX=0.02mm、零件厚度为115mm，得到支撑块的相对垂直度误差为dS₁=0.02×115/230=0.01mm，即f130K6孔相对于A面的垂直度误差dS_MAX1=f0.01mm；
2. 在加工f130K6孔时，溜板纵向移动范围在300mm 区间内，溜板纵向移动对主轴锥孔中心线的平行度dS_平MAX=0.03mm，溜板纵向移动相对于A面的垂直度误差为dS₂=dS_平MAX+dS₁=0.04mm，即dS_MAX2=f0.04mm
  即加工f130K6孔与A面的垂直度最大误差为
  dS_MAX=dS_MAX1+dS_MAX2=0.05mm<0.1mm
证明在车床上加工可以保证孔f130K6_-0.021^+0.004mm与A面的垂直度。
位置度误差分析
根据图1，此位置度控制的要素是f130K6孔的轴线，公差带特征为圆柱(直径为f0.075mm)，方向与基准要素A 垂直，位置是与由基准要素D-C确定的理想位置。

图5

如图5所示，按照此位置装夹零件时，最大位置度误差F =2(F_x²+F_y²)^½ 。
由dS_MAX1=10.047- 10.014=0.033mm，dS_MAX2=10.047-10.006=0.041mm，根据图5几何关系，有 F_MAX1=(F_x²+F_y²)^½=2[dS_MAX1+(dS_MAX2-dS_MAX1)×116÷425]=2×0.035=0.070mm
又因孔f130K6中心线与车床主轴中心线的同轴度为0.004mm，即F_MAX2=0.004mm，则加工孔f130K6_-0.021^+0.004mm 相对于A、D-C的位置度公差值为 F_MAX=F_MAX1+F_MAX2=0.070+0.004=0.074<0.075mm
因此满足孔f130K6_-0.021^+0.004mm 相对于A、D-C的位置度要求。
孔的尺寸误差分析
加工f130K6_-0.021^+0.004mm 孔时，该孔的尺寸精度由机床保证。根据该机床精度，在纵向进给长度20mm上孔的圆度为20×0.01÷100=0.002mm，可以保证孔的尺寸要求；再按第2章所述方法实现车床横向进给方向的读数精度，则可保证加工f130K6_-0.021^+0.004mm孔的尺寸精度。

4 使用效果

根据以上误差分析，在车床上采用粗镗(至f129mm)、半精镗(f129 .8mm)和精镗三道工序既能满足过桥箱盖f130K6 内孔的加工精度要求，也容易实现在一次装夹中完成加工。

加工实践证明：用普通车床代替数控加工机床镗削过桥箱盖f130K6 内孔，不仅工件装夹方便，操作简单易学，加工尺寸合格，而且加工质量稳定，加工效率提高(单个零件的镗削成本平均缩短40%)，能够满足集团公司双后桥重载汽车产能提高的需要。

(源自：中国数控机床网)

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