孟香苓+張發(fā)銘+韓旭

摘 要：空間孔系是一個(gè)零部件當(dāng)中較為常見(jiàn)的部分，對(duì)于裝配后的機(jī)械性能有著重要的影響。文章主要對(duì)空間孔系的分類(lèi)及特點(diǎn)進(jìn)行了介紹，同時(shí)介紹了不同類(lèi)空間孔系的工藝原則。在此基礎(chǔ)上，對(duì)空間孔系的加工方法進(jìn)行了分析，進(jìn)而研究了如何確定空間孔系軸線加工的位置，最后對(duì)空間孔系加工當(dāng)中的相關(guān)注意事項(xiàng)進(jìn)行了闡述。通過(guò)文章的研究，希望能夠促進(jìn)空間孔系加工效率和加工質(zhì)量的進(jìn)一步提升。

關(guān)鍵詞：空間孔系；加工基準(zhǔn)；方法；研究

中圖分類(lèi)號(hào)：TH16 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）21-0077-02

前言

對(duì)于殼體類(lèi)、箱體類(lèi)零件來(lái)說(shuō)，在設(shè)計(jì)當(dāng)中，需要在不同表面，對(duì)相互對(duì)應(yīng)的各類(lèi)孔系進(jìn)行設(shè)計(jì)，使之能夠滿(mǎn)足相應(yīng)功能的需求。例如，在相互垂直的兩個(gè)平面，對(duì)軸承安裝座孔進(jìn)行設(shè)計(jì)，形成傘狀齒輪傳動(dòng)裝置。在機(jī)體主軸串孔和缸孔之間，形成曲軸連桿機(jī)構(gòu)，以及相互空間貫通的油路等?？臻g孔系指的是存在于三維空間中的不同表面，且具有相互對(duì)應(yīng)關(guān)系的孔系。對(duì)于孔系加工基準(zhǔn)和方法進(jìn)行研究，對(duì)于孔系的空間對(duì)應(yīng)關(guān)系具有重要影響，并且會(huì)對(duì)零部件裝配位置關(guān)系產(chǎn)生直接的作用，因而具有很高的重要性。

1 空間孔系的分類(lèi)及特點(diǎn)

空間孔系具有不同的對(duì)應(yīng)要求，因此加工精度、加工方法有所區(qū)別。以一個(gè)表面孔系為基準(zhǔn)，根據(jù)不同零件裝配要求，空間孔系對(duì)基準(zhǔn)具有較大的形位公差。根據(jù)不同的裝配要求對(duì)空間孔系中各孔相對(duì)位置的要求，空間孔系主要分為裝配關(guān)系空間孔系、相貫關(guān)聯(lián)空間孔系、獨(dú)立裝配空間孔系等類(lèi)型。其中，第一類(lèi)空間孔系指的是裝配關(guān)系較為嚴(yán)格，對(duì)空間孔系形位公差要求較高，其加工質(zhì)量，將會(huì)對(duì)裝配質(zhì)量造成直接影響[1]。在第二類(lèi)空間孔系中，雖然存在相互關(guān)系，但是并沒(méi)有太高的要求，對(duì)于形位公差要求也相對(duì)較低。這種空間孔系只需要相通即可，并沒(méi)有嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系要求，為確保管路相同，也可對(duì)不同孔徑的工藝孔進(jìn)行相貫。在另一些空間孔系當(dāng)中，雖然標(biāo)注了孔系的角度、中心線位置等，不過(guò)，其裝配零件是獨(dú)立存在的，和其他零部件之間，不存在相互管理，是一種獨(dú)立裝配，因而成為獨(dú)立空間孔系。

2 不同空間孔系工藝原則

在零件結(jié)構(gòu)性分析、制定工藝之前，要根據(jù)裝配要求，對(duì)空間孔系進(jìn)行匯總、分類(lèi)。根據(jù)空間孔系的分類(lèi)及特點(diǎn)，分別對(duì)不同的加工方法、加工原則加以運(yùn)用，從而確保零件裝配質(zhì)量滿(mǎn)足要求，并達(dá)到理想的經(jīng)濟(jì)性、精確性。在零件公差當(dāng)中，主要包括了尺寸公差、形位公差。其中，形位公差會(huì)受到工藝裝備、加工設(shè)備的影響，尺寸公差則主要受到加工刀具、加工人員的影響。根據(jù)不同的空間孔系分類(lèi)，對(duì)專(zhuān)用工藝裝備、高精度機(jī)床進(jìn)行選擇，對(duì)空間孔系形位公差進(jìn)行控制[2]。在裝配關(guān)聯(lián)空間孔系、相貫關(guān)聯(lián)空間孔系中，必須對(duì)特殊附件頭、專(zhuān)用工藝裝備進(jìn)行使用，裝配關(guān)聯(lián)空間孔系則通常具有更高的要求。而在獨(dú)立裝配空間孔系中，只需對(duì)基準(zhǔn)面、孔系中心線之間的角度關(guān)系進(jìn)行確保，利用毛坯外形確定位置即可，能夠?qū)に囇b配設(shè)計(jì)難度進(jìn)行簡(jiǎn)化，同時(shí)提高零部件外觀美感。

3 空間孔系的加工方法

在空間孔系的加工當(dāng)中，實(shí)質(zhì)上是機(jī)床主軸沿孔系軸線的運(yùn)動(dòng)。因此，空間孔系軸線、機(jī)床主軸運(yùn)動(dòng)軌跡能否嚴(yán)格符合，對(duì)于孔系加工質(zhì)量將會(huì)產(chǎn)生直接的影響。在當(dāng)前空間孔系的加工當(dāng)中，可以對(duì)孔系軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，使其與機(jī)床主軸達(dá)到平行狀態(tài)，可以利用角度彎板進(jìn)行加工。還可以使機(jī)床主軸或附件頭沿著孔系軸線進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)[3]。在加工中，使用角度彎板對(duì)孔系軸線進(jìn)行調(diào)整，可以根據(jù)定位基準(zhǔn)，讓工件繞工件基準(zhǔn)孔系軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，使加工孔系軸線和機(jī)床主軸達(dá)到同一平面。也可以實(shí)用且些角度平板，對(duì)工件基準(zhǔn)面進(jìn)行一定角度的旋轉(zhuǎn)，讓孔系軸線和機(jī)床主軸達(dá)到平行。

在設(shè)計(jì)專(zhuān)用工裝的過(guò)程中，對(duì)兩個(gè)相互垂直工裝定位基準(zhǔn)面進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而滿(mǎn)足立式加工、臥式加工中心的不同要求。在加工中心多軸聯(lián)動(dòng)作沿孔系軸線直線插補(bǔ)過(guò)程中，機(jī)床主軸沿著孔系軸線進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)聯(lián)動(dòng)X、Y、Z三軸，對(duì)于加工中心、數(shù)據(jù)計(jì)算都具有較高的精度要求，但加工質(zhì)量相對(duì)較低。所以，在實(shí)際加工當(dāng)中，對(duì)附件頭、工藝裝備進(jìn)行應(yīng)用，對(duì)一項(xiàng)角度進(jìn)行調(diào)整，讓加工中心主軸進(jìn)行兩軸聯(lián)動(dòng)，從而更好的加工空間孔系。在機(jī)體空間孔系加工中，可利用30°彎板，對(duì)缸孔軸線進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到鉛錘向，與龍門(mén)加工中心達(dá)到一致的主軸方向[4]。

在制造30°彎板中，如果角度精度不足，在機(jī)體主軸串孔中心和缸孔之間，相交度、垂直度存在較大差異，可以在對(duì)集體加工精度進(jìn)行精確測(cè)量的基礎(chǔ)上，利用雙軸聯(lián)動(dòng)的方法，通過(guò)加工中心進(jìn)行補(bǔ)償，使加工精度得到提高?？蓪?duì)附件頭進(jìn)行多角度旋轉(zhuǎn)，完成基準(zhǔn)平面角度旋轉(zhuǎn)[5]。例如，在五面體加工中心中，對(duì)全角度加工附件頭進(jìn)行了應(yīng)用，在鉛錘向、水平向等方向，都能夠滿(mǎn)足機(jī)床主軸的360°旋轉(zhuǎn)定位，從而確?？臻g孔系軸線、機(jī)床主軸之間良好的重合。在空間孔系加工中，對(duì)于角度彎板的使用較多。在工藝裝備定位中，可采用三面定位、兩面一銷(xiāo)定位、一面兩銷(xiāo)定位等方法，具體方法要根據(jù)不同工件進(jìn)行選擇。

4 空間孔系軸線加工位置確定

在空間孔系加工當(dāng)中，對(duì)全角度附件頭進(jìn)行應(yīng)用，加工中心操作系統(tǒng)，能夠?qū)Ω郊^運(yùn)行軌跡進(jìn)行自行計(jì)算。所以，在工件就位之后，只需檢測(cè)工件基準(zhǔn)面、基準(zhǔn)孔，并將檢測(cè)結(jié)果，當(dāng)作附件頭運(yùn)行軌跡目標(biāo)值。對(duì)空間孔系軸線，利用工藝裝備進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，在工裝設(shè)計(jì)當(dāng)中，對(duì)代加工孔平行工藝基準(zhǔn)孔進(jìn)行預(yù)先設(shè)計(jì)，作為對(duì)刀基準(zhǔn)。對(duì)空間孔系進(jìn)行研究和設(shè)定，能夠?qū)臻g孔系中心線設(shè)定進(jìn)行簡(jiǎn)化[6]。只需對(duì)空心中心線位置、形位關(guān)系進(jìn)行確定，就能夠?qū)紫滴恢?、形位關(guān)系進(jìn)行確定，通過(guò)以線代面的方式，對(duì)計(jì)算進(jìn)行簡(jiǎn)化。

對(duì)孔系中心線進(jìn)行調(diào)整，使其與機(jī)床主軸達(dá)到平行。例如在立式機(jī)床當(dāng)中，鉛垂線作為機(jī)床主軸，需要對(duì)工件進(jìn)行兩次旋轉(zhuǎn)，即經(jīng)過(guò)水平旋轉(zhuǎn)和傾斜旋轉(zhuǎn)，才能滿(mǎn)足要求。對(duì)空間角度斜孔進(jìn)行加工的過(guò)程中，在工藝計(jì)算、工件定位調(diào)整等方面，都具有較高的復(fù)雜性[7]。同時(shí)，如果采取不同的旋轉(zhuǎn)方向，將會(huì)造成計(jì)算結(jié)果的不同。在空間孔系的實(shí)際加工當(dāng)中，空間孔系軸線在調(diào)整之后，工件設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是軸線、斜面的交點(diǎn)。對(duì)于這一點(diǎn)的坐標(biāo)，難以通過(guò)測(cè)量的方法進(jìn)行獲取，所以，在設(shè)計(jì)工裝的時(shí)候，也要對(duì)工藝基準(zhǔn)孔進(jìn)行設(shè)計(jì)。

設(shè)定了工藝基準(zhǔn)孔，和工件設(shè)計(jì)基準(zhǔn)盡量達(dá)到整數(shù)的數(shù)值，可在工裝組裝完畢之后，對(duì)工藝孔進(jìn)行組合加工。如果空間孔系對(duì)于位置精度具有很高的要求，應(yīng)當(dāng)校正零件加工基準(zhǔn)、其它工序加工質(zhì)量等，從而消除工藝裝備定方位誤差、其它工序加工誤差等，對(duì)工序加工精度造成的影響[8]。例如，在機(jī)體缸孔加工加工當(dāng)中，對(duì)于軸線位置度、和主軸孔軸線相交度等，都具有很高的要求。因此，在機(jī)體就位之后，要判斷精度是否滿(mǎn)足要求，判斷缸孔平面加工是否滿(mǎn)足工藝要求，并分析主軸孔軸線加工是否達(dá)到了工藝要求。

5 空間孔系加工的注意事項(xiàng)

在空間孔系的加工過(guò)程中，有較多因素可能會(huì)對(duì)加工質(zhì)量造成影響。例如，在一面兩銷(xiāo)定位方式中，角度調(diào)整彎板，在其平面定位塊中，不同的磨損程度，將會(huì)對(duì)空間孔系軸線位置產(chǎn)生巨大的影響。在角度彎板傾斜面中放置工件的時(shí)候，如果不具有較大的傾斜角度，平面定位塊的磨損，不會(huì)對(duì)其造成太大的影響，但如果傾斜角度增加，則產(chǎn)生的影響也會(huì)隨之增加。所以，要經(jīng)常性的檢查定位塊，避免發(fā)生加工質(zhì)量問(wèn)題。另外，角度彎板在對(duì)定位元件進(jìn)行更換之后，在原有的工件設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)孔上，關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)會(huì)發(fā)生一定的改變。所以，在角度彎板每次對(duì)定位銷(xiāo)、定位塊進(jìn)行更換的時(shí)候，都需要重新修訂工藝基準(zhǔn)孔坐標(biāo)，從而確?？臻g孔系的加工質(zhì)量。

6 結(jié)束語(yǔ)

在空間孔系加工當(dāng)中，大部分類(lèi)型的空間孔系都對(duì)加工精度具有較高的要求。隨著數(shù)控加工技術(shù)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了很多多軸聯(lián)動(dòng)加工中心，因而使得空間空隙加工方法也更加豐富。角度彎板是空間孔系加工中常用的設(shè)備，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以提升加工精度。在空間孔系加工中，要對(duì)加工基準(zhǔn)和方法進(jìn)行充分把握，從而確保加工精度和加工質(zhì)量。

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