黃世忠

（昆山江錦機械有限公司，江蘇 昆山215331）

1 引 言

在傳統(tǒng)的低速柴油機排氣閥的液壓油缸一般由上、下殼體兩個零件組成，并通過活塞導(dǎo)套連接，因此制造加工難度較低，但其相對位置不易保證且對柴油機性能有所影響。隨著低速柴油機設(shè)計的優(yōu)化升級，目前多數(shù)采用整體式液壓油缸替代，然而整體式液壓油缸由于零件細長而導(dǎo)致加工時剛性極差，尤其是該零件的一組精密階梯內(nèi)孔的加工制造難度大大增加。筆者提供了一種柴油機排氣閥整體式液壓油缸的車削加工方法，該方法主要通過零件自然狀態(tài)下加以特殊夾持從而增強其剛性，并輔以專用的精車刀具實現(xiàn)該零件的加工制造,有效保證了形位公差、表面粗糙度，提高了加工效率，降低了加工成本。

2 零件加工難點分析

整體式的柴油機排氣閥液壓油缸如圖1 所示，材料為QT700-2，產(chǎn)品技術(shù)要求：高壓泵壓力為82.5MPa，保壓時間為15min；低壓泵壓力為4.0MPa，保壓時間為15min。針對這種外形不規(guī)則、長徑比大、同軸度高的精密多孔產(chǎn)品加工，其難點在于大長徑比精密階梯內(nèi)孔的加工：①內(nèi)孔φA，以φC 內(nèi)孔作為基準(zhǔn)，加工φA 內(nèi)孔，要求同軸度≤0.05mm，底平面全跳動≤0.05mm，精度要求0～0.062mm 之間，粗糙度為Ra1.6；②內(nèi)孔φB，以φC 內(nèi)孔作為基準(zhǔn)，加工φB 內(nèi)孔，要求同軸度≤0.02mm，精度要求0～0.018mm 之間，粗糙度Ra1.6，長徑比為1∶82；③內(nèi)孔φC，要求圓柱度≤0.01mm，精度要求0～0.016mm 之間，粗糙度Ra1.6，長徑比為1∶340；④內(nèi)孔φD，以φC 內(nèi)孔作為基準(zhǔn)，加工φD 內(nèi)孔，要求同軸度≤0.1mm，精度要求0～0.074mm，粗糙度Ra0.4；⑤外圓φE，以φD 內(nèi)孔作為基準(zhǔn)，加工φE 外圓，要求同軸度≤0.03mm，精度要求-0.036～0.018mm 之間，粗糙度Ra3.2，同時保證φE 外圓端面全跳動≤0.05mm。

圖1

3 加工方案設(shè)計

該零件加工方案工藝流程如下：（1）毛坯非加工面打磨、粗加工；（2）按技術(shù)要求進行高、低壓泵壓試驗；（3）工件放在專用工裝內(nèi)，以軸肩定位，加以特殊夾持，一次性精加工各內(nèi)孔、外圓；（4）珩磨內(nèi)孔粗糙度為Ra0.4；（5）最終檢驗。

4 加工方法介紹

由于該產(chǎn)品零件外形不規(guī)則，重心不在軸心線上，不易裝夾、校調(diào)。通過特殊夾持的方式，能夠有效地解決這種長徑比大、同軸度高的精密階梯內(nèi)孔的加工，保證產(chǎn)品的加工質(zhì)量，提高效率。本文主要針對大長徑比精密階梯內(nèi)孔的加工方法進行介紹，主要工步如下：

（1）鉗工修去已粗加工合格產(chǎn)品毛刺，并將其正確裝入精車工具內(nèi)，通過定位工具將產(chǎn)品定位，再使用（GB/T70.1-2000）內(nèi)六角圓柱頭螺釘將工裝與產(chǎn)品連接，并使用特殊夾持將產(chǎn)品與工裝變?yōu)橐惑w，以提高產(chǎn)品加工時的剛性和防振性能（如圖2 所示）。

圖2

精車工具需要在三維軟件內(nèi)與產(chǎn)品和特殊夾持模擬動態(tài)平衡，將車工具在適當(dāng)位置取出部分材質(zhì)，來保證整體的動態(tài)平衡。加工所使用刀具為加長防震刀排，鏜刀選用山特維克產(chǎn)長徑比10 的整體硬質(zhì)合金刀桿在機床上將其緊固定位，確保具有良好的剛性。

（2）將已進行特殊夾持后的工件通過內(nèi)六角圓柱頭螺釘將精車工件與過渡盤連接牢固，過渡盤直接與機床主軸連接，進行車削加工（如圖2 工步2 所示）：數(shù)車精車退刀槽及φE 外圓、環(huán)槽、倒角、17 臺階面、φ103 孔、φD 孔（留0.50mm 余量待后續(xù)珩磨）、φB 孔（使用刀具如圖3 所示）、內(nèi)孔油槽至圖紙要求，車φC 孔（使用刀具與圖3 類似）時留0.05～0.10 余量，待后續(xù)鉸削（注意：車φB 內(nèi)孔時需要準(zhǔn)確對刀，車刀刀尖高于機床中心0.1～0.15mm）。

圖3

（3）清洗工件，利用鉸刀導(dǎo)向套，φC 專用鉸刀鉸削φC 內(nèi)孔至圖尺寸，并根據(jù)φC 的實際測量尺寸選配φB鉸刀（如圖4 所示）進行鉸削，φB 鉸刀的定位尺寸與φC的實際測量尺寸間隙最大為0.005mm。由于車床出廠主軸本身的跳動誤差，車削加工很難保證零件的形位公差要求，因此采用特殊的定位鉸削工藝加工φC 內(nèi)孔，以保證其形位公差。

圖4

（4）掉頭，校φB 孔跳動≤0.01mm，進行車削加工（如圖2 工步4 所示）：車小端平面至總長402mm、車M20 螺紋、φA 孔、孔口倒角至圖要求。

（5）鉗工分離特殊夾持，使用同軸度檢具（如圖5 所示）測量其同軸度并通過裝配組合產(chǎn)品進行試裝檢驗（如圖6 所示）。

圖5

圖6

同軸度檢具精度要求高，量具廠訂購（主要是通過第一、二組所示公差精確測出產(chǎn)品φB、φC、φD 的同軸度要求至圖1 所示；第一組尺寸用于檢測下偏差，第二組尺寸用于檢測上偏差）。

5 實施的效果

該產(chǎn)品已在我公司實現(xiàn)批量化生產(chǎn)，加工后的產(chǎn)品經(jīng)過三坐標(biāo)測量儀和圓度儀全尺寸檢測，零件尺寸及形位公差完全滿足產(chǎn)品圖紙要求，且工藝保證能力穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量可靠。該產(chǎn)品在經(jīng)過裝配及動車試驗后，用戶反饋其可靠性和互換性大大增加，提高了公司針對這種特殊產(chǎn)品加工所采取的特殊夾持方式的特殊機械加工能力，填補了國內(nèi)同行業(yè)特殊加工的空白，深得客戶及同行業(yè)者的認可。