趙紅娜 張凱

【摘要】數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床用凹模要求外圓與中心刃口孔要保證同軸，光潔度要求較高時(shí)，通常是依靠?jī)?nèi)圓或外圓磨床來(lái)加工保證。當(dāng)內(nèi)孔為異型孔而非正圓時(shí)，如何保證內(nèi)孔和外圓的同軸度要求，是生產(chǎn)中需要解決的實(shí)際問題。采用澆注填充的熱裝配途徑。在工件中心埋入一段棒料，棒料與工件之間的縫隙選用一種低熔點(diǎn)的金屬合金進(jìn)行澆注。待澆注合金冷卻變硬后，磨削外圓。

【關(guān)鍵詞】?jī)?nèi)外圓同軸；異型孔；低熔點(diǎn)金屬合金

數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床廣泛用于機(jī)械、電器、儀表、篩網(wǎng)、五金、各類金屬盤、箱、柜等行業(yè)的沖壓加工，利用單次沖裁方式和步?jīng)_沖裁方式?jīng)_出各種形狀、尺寸的孔和零件，特別適用于多品種的中、小批量或單件的板材沖壓。其擁有多個(gè)模位，換模方便快速，用于各類金屬薄板零件加工，可以一次性自動(dòng)完成多種復(fù)雜孔型和淺拉深成型加工。主要構(gòu)造在于沖床的轉(zhuǎn)盤上可以安裝多種模具。數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床模具，通常由上模、下模、模座三部分組成。其凹模要求外圓與中心刃口孔要保證同軸，以便安裝時(shí)能快速方便，并保證刃口孔的位置度。

通常而言，當(dāng)工件同時(shí)存在內(nèi)、外圓，且內(nèi)、外圓的尺寸公差、形位公差（尤其是同軸度）及光潔度要求較高時(shí)，通常是依靠?jī)?nèi)圓或外圓磨床來(lái)加工保證。傳統(tǒng)工藝是先在內(nèi)圓磨床上裝夾工件外圓，來(lái)磨削工件的內(nèi)圓。在保證了內(nèi)圓的尺寸公差和圓柱度之后，再在外圓磨床上磨制與之前內(nèi)孔相配合并帶錐度的芯軸，最后將工件穿在芯軸上來(lái)磨削外圓。但是，當(dāng)內(nèi)孔為異型孔而非正圓時(shí)，如上方法則無(wú)法適用。那么對(duì)于這樣的工件，如何保證內(nèi)孔和外圓的同軸度要求，是生產(chǎn)中需要解決的實(shí)際問題。我公司日前接到客戶一批產(chǎn)品訂單，產(chǎn)品為長(zhǎng)圓孔刃口的凹模，并要求外圓磨削并保證長(zhǎng)圓孔與外圓的同軸度，形狀如圖1：

材料選用Cr12MoV。淬火硬度HRC60±2

從圖紙要求上分析：

1.外圓尺寸，表面光潔度均為0.8μm，圓柱度0.01，用普通車床成批加工達(dá)到要求困難，因此需要磨削加工。2.刃口25±0.05×40±0.05，光潔度0.8μm，用普通銑削方式難達(dá)到。3.落料孔27×42，光潔度3.2μm，公差和光潔度用普通銑削方式可以達(dá)到。由于工件需要淬火，硬度要求HRC60±2，考慮到淬火時(shí)熱處理會(huì)導(dǎo)致工件變形，從而對(duì)公差產(chǎn)生影響，因此公差要求嚴(yán)格的外圓及刃口的精加工需在淬火后加工達(dá)到。而落料孔公差±0.2，在淬火變形范圍內(nèi)，可以在熱處理前加工。

因此初步確定工藝安排如下：粗車外圓、內(nèi)孔→銑落料孔→淬火→磨端面→磨外圓→線切刃口孔→鉗工修整→檢驗(yàn)包裝1.粗加工：粗車外圓、內(nèi)孔，銑落料孔，去除大部分加工余量，使形狀和尺寸接近成品要求。2.熱處理：通過淬火回火后，硬度可達(dá)HRC60左右。3.精加工：去除少量加工余量，使工件達(dá)到要求的加工精度和表面質(zhì)量。

首先磨削兩端面作為后續(xù)精加工的基準(zhǔn)，同時(shí)保證端面要求的光潔度。然后精加工內(nèi)外圓。按照以往的加工經(jīng)驗(yàn)，內(nèi)孔和外圓要求同軸度時(shí)，一般先磨內(nèi)孔，根據(jù)公差配芯軸，然后穿芯軸磨外圓；但這個(gè)工件內(nèi)孔是長(zhǎng)圓的，磨床無(wú)法進(jìn)行磨削，因此不能按上述方法進(jìn)行?？紤]可先磨外圓，在以外圓為基準(zhǔn)加工內(nèi)孔，同樣可以達(dá)到同軸度要求。

磨外圓時(shí)，可一端裝卡箍，另一端用頂尖。但落料孔已在熱處理前加工出，且為長(zhǎng)圓孔，無(wú)法配車芯軸。因此，需要在此時(shí)的工件上安裝一個(gè)等同于芯軸的工裝夾具。既要保證安裝及拆卸方便，又要保證兩者結(jié)合牢靠?？紤]到此時(shí)工件的內(nèi)孔為粗加工后淬火，孔的精度及光潔度都打不到冷裝配要求，因此考慮采用澆注填充的熱裝配途徑。在工件中心埋入一段棒料，棒料與工件之間的縫隙選用一種低熔點(diǎn)的金屬合金進(jìn)行澆注。

低熔點(diǎn)合金，是指熔點(diǎn)低于232℃（錫的熔點(diǎn)）的易熔合金；通常由銻、鉛、鉍、錫等低熔點(diǎn)金屬元素組成。低熔點(diǎn)合金曾被廣泛地用做焊料，目前越來(lái)越多的應(yīng)用到模具制造、金屬加工領(lǐng)域。

使用的低熔點(diǎn)合金由銻、鉛、鉍、錫4種有色金屬材料配制成。其中銻的熔點(diǎn)為630.5℃，鉛的熔點(diǎn)為327.3℃，鉍的熔點(diǎn)為271℃，錫的熔點(diǎn)為231.91℃。將這四種合金材料按照銻：鉛：鉍：錫=9%：28.5%：48%：14.5%的比例熔化配制后，它們就由原來(lái)各不相同的熔點(diǎn)變成為低熔點(diǎn)。其溫度計(jì)算為{[（630.5℃+327.3℃）÷2+271℃]÷3+231.91℃}÷4=120.47℃，則澆注溫度為150～200℃[1]。該合金熔點(diǎn)為227℃，但在120℃下仍能保持足夠澆注用的流動(dòng)性。其抗拉強(qiáng)度為9.1kg/mm2，硬度為HB19，延伸率1.0%[2]。此四元低熔點(diǎn)合金的抗拉強(qiáng)度和硬度相比其他各種低熔點(diǎn)合金都較高，能夠保證在后序加工中的牢固性和穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)松脫、變形等影響加工精度的問題出現(xiàn)。

待澆注合金冷卻變硬后，以工件的端面為精基準(zhǔn)，工件的外圓為粗基準(zhǔn)，在棒料兩端加工頂尖孔。使頂尖孔垂直于工件端面并與工件外圓大致同軸。此時(shí)工件相當(dāng)于已被穿入芯軸，等待進(jìn)行外圓磨削加工。

外圓后完成并檢測(cè)合格后，將工件略微加熱，填充的低熔點(diǎn)合金便會(huì)融化，中間的棒料很方便的取出。此時(shí)最為棘手的外圓已加工完畢，最后只需以外圓定位，線切割切出刃口長(zhǎng)圓孔即可。最后經(jīng)過鉗工修整，尺寸公差，形位公差及表面光潔度均達(dá)到了圖紙要求。

參考文獻(xiàn)

[1]韓冬久.低熔點(diǎn)合金在冷沖模中的緊固作用[J].金屬加工：熱加工， 2002， （9）：62-63.

[2]沈國(guó)勇.低熔點(diǎn)合金的性能、用途和發(fā)展[J].機(jī)械工程材料，1981， （4）.

作者簡(jiǎn)介

趙紅娜（1979-），女，工程師，主要從事機(jī)床配件、醫(yī)療器械機(jī)械加工工藝方面的研究。