在车床上加工汽车过桥箱盖上的f130K6孔

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 f 130K6 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 f 130K6 孔获得成功。

图 1

1 车床上镗削 f 130K6 孔的关键技术要求

1. 必须使 f 130K6 孔的中心线与车床主轴中心线同轴 ( 要求◎ f 0 .004mm) ，要满足这个要求，车床加工工件的回转直径必须大于 f 630mm( 见图 1) ；

2. 加工时工件迅速、正确定位，以保证所需加工精度；

3. 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

1. 设备：根据车间现有设备，选用 C630-1 车床 ( 最大回转直径为 f 615mm) ；拆去该机床的马鞍，使其最大回转直径达到 f 830mm( 附件花盘的最大回转直径为 f 800mm) 。

2. 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 f 10E8 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。

图 2

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 f 130K6 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 f 0.004mm] ；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。

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

3. 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 f 130K6 孔的加工。

图 4

3 误差分析

根据图纸技术要求，本工序需要检验尺寸 f 130K6-0.021 +0.004 mm 、与 A 面的垂直度 f 0.1mm 和相对于 A 、 D -C 公差值为 f 0.075mm 的位置度要求。

按照机床精度标准，普通车床 f 200mm ～ f 400mm 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 。

1. 两定位销的尺寸及公差因零件上两定位孔尺寸为 f 10E8( +0.025 +0.047 )mm ，根据间隙配合，确定两销的尺寸及公差：

a. 确定两定位销中心距及尺寸公差取

d Ld = ± 1/5 d 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

b. 确定圆柱销尺寸及公差

因 D 1MIN =10.025mm ，故取

d 1 = f 10.025g5= f 10.025 -0.011 -0.005 = f 10 +0.014 +0.020

c. 根据标准选定菱形销的 b 1 及 B 值取

b 1 =4mm B=d 2 -2=10-2=8mm

d. 确定菱形销尺寸及公差

取 a= d LD + d Ld =0.04+0.008=0.048mm

X 2min =2ab 1 /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 f 10E8( +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 f 10.012h5= f 10.012 -0.006 = f 10 +0.006 +0.012 mm 。 故所选圆柱销直径为 f 10 +0.014 +0.020 mm ，菱形销直径为 f 10 +0.006 +0.012 mm 。

2. 垂直度误差分析

如图 1 所示，垂直度控制要素为 f 130K6 的轴线对 A 面的垂直度，其公差带是直径为 f 0.1mm 且垂直于基准平面的圆柱面内的区域。

a. 由于两支撑块在 f 230 ～ f 260mm 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 dS 1 =0.02 × 115/230=0.01mm ，即 f 130K6 孔相对于 A 面的垂直度误差 dS MAX1 = f 0.01mm ；

b. 在加工 f 130K6 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 dS 2 = dS 平 MAX + dS 1 =0.04mm ，即 dS MAX2 = f 0.04mm即加工 f 130K6 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 f 130K6 -0.021 +0.004 mm 与 A 面的垂直度。

3. 位置度误差分析

根据图 1 ，此位置度控制的要素是 f 130K6 孔的轴线，公差带特征为圆柱 ( 直径为 f 0.075mm) ，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 x 2 +F y 2 ) ? 。

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 x 2 +F y 2 ) ? =2[ dS MAX1 +( dS MAX2 - dS MAX1 ) × 116 ÷ 425]=2 ×0.035=0.070mm 又因孔 f 130K6 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 f 130K6 -0.021 +0.004 mm 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 f 130K6 -0.021 +0.004 mm 相对于 A 、 D-C 的位置度要求。

4. 孔的尺寸误差分析

加工 f 130K6 -0.021 +0.004 mm 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 f 130K6 -0.021 +0.004 mm 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 f 129mm) 、半精镗 ( f 129 .8mm) 和精镗三道工序既能满足过桥箱盖 f 130K6 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 f 130K6 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。