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摘要
介紹第六屆全國數控技能大賽湖南選拔賽中的軸套三組合件加工思路與方法。通過工藝分析，擬定合理的加工方法以及切實可行的工藝流程，使組合件在規定時間內得以順利加工完成。
1 序言
軸套組合件是由螺紋配合、圓錐配合、圓柱配合和偏心配合等組成的零件，在技能競賽和考試中常常會遇到。在數控車床上對組合件進行加工時，要求操作者必須具備某些特殊的技術以及紮實的基本功，因此是一種加工難度較大的技術。圖1所示軸套三組合件是由心軸、偏心錐軸和連接錐套3個零件裝配組合而成的，為了保證各零件能夠順利組裝，在加工過程中必須符合圖樣尺寸精度和組合技術要求。當工藝和工序設計得不合理時，一是將直接影響零件的尺寸精度和裝配效果，甚至造成一些零件無法加工；二是會增加輔助時間，導致無法在規定時間內完成加工組合工作。因此，在組合件加工前，不僅要考慮單個零件尺寸精度和幾何公差達到圖樣要求，而且應保證滿足組裝技術要求以及工藝路線的連貫性。所以，加工前的工藝分析和對各零件之間的配合關係進行分析是關鍵，只有充分分析影響加工和精度的各種因素，並採取相應措施，設計出合理的加工工藝，才能確保該組合件的順利加工和組裝。
2 軸套三組合件加工工藝分析
首先快速讀圖，分析圖樣，根據毛坯尺寸檢查和分配好坯料；根據圖樣分析組合件各零件的配合類型和技術要求，通過工藝分析，判斷此組合件的加工難點和關鍵技術，確定配合基準；擬定各零件的加工順序，設計出一條最優的加工工藝路線。具體分析如下。
1）首先看組裝圖（見圖2），此組合套由心軸、偏心錐軸和連接錐套3件組成，根據毛坯材料尺寸進行分析，心軸使用φ65mm×150mm坯料，偏心錐軸使用φ85mm×95mm坯料，連接錐套使用φ85mm×105mm坯料。
2）軸套三組合包含了圓弧配合、偏心配合、錐度配合和螺紋配合，心軸與偏心錐軸錐度配合以及連接錐套與心軸圓弧配合的接觸面積≥70%，組合後偏心錐軸臺階端面距離連接錐套左端面（1±0.05）mm，連接錐套左端與心軸圓弧配合後總長134mm。
連接錐套右端與心軸、偏心錐軸左端配合後總長188mm，且偏心錐軸與連接錐套左端配合間隙為0.05mm，該組合件的尺寸精度要求高，且所有尺寸精度和幾何公差要求嚴格，各組成部件如圖3～圖5所示，共有5項形位要求。
圖1 軸套三組合件
圖2 軸套三組合組裝圖
圖3 心軸
3）根據以上技術要求及先外後內的加工原則，確定心軸的外輪廓各面為連接錐套內圓弧配合基準，心軸的外螺紋為偏心錐軸內螺紋的配合基準。確定了偏心錐軸的外錐及偏心為連接錐套的錐度和偏心的配合基準。
加工工藝路線為：車削心軸全部尺寸切斷加工偏心錐軸左端及內螺紋心軸切斷處倒角車偏心錐軸右部分車連接錐套右端車連接錐套左端檢驗。實踐證明，此加工順序比較合理。
3 組合件加工難點及應對措施
3.1 心軸
如圖3所示，左端外圓柱中心軸線與右端內圓基準A 同軸度誤差≤0.03mm。針對該零件幾何公差的要求，採用一次裝夾，以工件左端為夾持位置，“一刀車出”外輪廓及各個配合尺寸至圖樣和裝配要求。
3.2 偏心錐軸
如圖4所示，對於偏心錐軸有較高的尺寸精度要求，有偏心配合要求，左端內圓止口軸線與外圓軸線基準B要求同軸度誤差≤0.03mm，其右端面相對外圓軸線基準B垂直度誤差≤0.04mm。解決夾持位置和幾何公差要求問題是關鍵，故先加工左端止口、內螺紋及外輪廓，採用一次裝夾，完成外輪廓全部尺寸，預留右端外錐面及偏心的餘量。然後調頭，藉助心軸多餘的料頭，做1個外螺紋輔助接頭與左端內螺紋配合定心，定長度、車外圓錐與偏心，這樣既保證了幾何公差，又解決了偏心不好裝夾的難題。
圖4 偏心錐軸
3.3 連接錐套
如圖5所示，φ82-0/-0.054mm外圓軸線相對φ8-0/-0.03mm軸線C 基準同軸度誤差≤0.03mm；R29+0.03/+0 mm內圓弧表面相對φ80-0/-0.03m m軸線C 基準的跳動誤差≤0.025mm。車右端內圓弧、外輪廓及基準C 全部達到設計尺寸要求。
圖5 連接錐套
調頭加工左端偏心時，包紫銅皮裝夾、校正φ80-0/-0.03mm外圓，定總長；車內圓錐和端面槽，最後車偏心。
4 零件的加工工序設計
通過分析裝配圖與加工圖樣，擬定軸套三組合件加工工序如下。
（1）心軸 坯料尺寸φ65mm×150mm，包括輔助料頭。加工工藝流程：平端面鑽φ10mm孔、深110mm 鑽φ20mm孔、深70mm 鑽φ24mm孔、深60mm粗、精車外圓輪廓粗、精車外螺紋粗、精車內孔定總長、切斷（全部尺寸車好後）檢驗。
（2）偏心錐軸 坯料尺寸φ85mm×95mm。加工工藝流程：平端面鑽φ24mm通孔粗、精車左端外輪廓切外圓槽粗、精車內輪廓切內螺紋退刀槽粗、精車內螺紋車輔助外螺紋連接頭與偏心錐軸左端內螺紋配作定總長粗、精車右端外圓錐粗、精車內孔車偏心檢驗。
（3）連接錐套 坯料尺寸φ85mm×105mm。加工工藝流程：平端面鑽φ24mm通孔粗、精車右端外輪廓及外圓基準C 切外圓槽車端面止口粗、精車內輪廓調頭、定總長車右端端面槽車偏心總組裝檢驗。
5 軸套三組合件的工藝實施
為了使組合件的加工在規定時間內得以順利完成，需通過工藝分析、擬定合理的加工方法以及設計切實可行的工序、工步，達到減少機床調整次數、提高刀具壽命以及便於檢測配合等目的。
為了提高加工效率和組裝質量，在考慮幾何公差和夾持位置的情況下，靈活運用“一刀車出”和利用輔助料頭螺紋配合，可直接減少裝夾次數，從而保證各環節高效、順利完成。下面以軸套三組合件中偏心錐軸為例，介紹其工藝實施過程。
1）三爪自定心卡盤裝夾φ85mm×95mm坯料，夾持長度10mm左右，平端面。
2）用φ24mm中心鑽鑽通孔。
3）粗、精車左端外輪廓尺寸，裝夾如圖6所示，採用“一刀車出”的方法。利用正、反兩把外圓偏刀完成粗、精車左端至右端外輪廓的加工，保證外圓尺寸φ82+0.045/+0mm、φ70.57mm，長度尺寸7.8mm、23mm和4mm以及圓弧尺寸R2mm、R3mm兩處、R4mm和R41mm。
圖6 偏心錐軸的裝夾
4）切外圓槽。用3mm寬外圓切槽刀切左端外圓槽，保證長度尺寸14.5mm、20.5mm、26.5mm及其外圓尺寸φ70+0/-0.045mm、φ62mm。
5 ） 粗、精車內輪廓， 保證內孔尺寸φ74+0.03/+0mm、φ46.5mm（M48×1.5mm內螺紋底孔）、φ30mm及其長度尺寸3-0.05/-0.10mm、55mm。考慮配合，要求內孔尺寸取上偏差，表面粗糙度值Ra＜3.2μm。
6）用3mm寬內孔切槽刀切左端內螺紋退刀槽，保證槽寬尺寸4mm×3mm。
7）粗、精車內螺紋，用M48×1.5mm的內螺紋環規檢驗。此時可以用心軸外螺紋配合檢驗。
8）利用心軸多餘的坯料車M48×1.5mm外螺紋輔助接頭，保證螺紋長度＞36mm。
9）與偏心錐軸內螺紋調頭配作，如圖7所示。用百分表檢驗φ82+0.045/+0mm外圓，使其徑向圓跳動＜0.01mm，軸向圓跳動＜0.02mm。粗、精車端面，保證總長度尺寸（90±0.045）mm。
圖7 偏心錐軸調頭配作
1 0 ） 粗、精車右端外圓錐， 保證尺寸φ82+0.045/+0 mm、φ35mm，長度尺寸16+0.05/+0mm、12-0.05/-0.10mm及其錐度。
1 1 ） 粗、精車右端內孔， 保證內孔尺寸φ26+0.03/+0mm、35mm。
12）鬆卡爪，車偏心距為（1.5±0.025）mm的φ32-0.025/-0.050mm偏心，墊厚為2.25mm的偏心墊片，外圓夾持長度不宜超過10mm，用槓桿百分表打右端面，使其軸向圓跳動＜0.01mm，保證軸向圓跳動以及偏心的位置要求，粗、精車偏心至圖樣要求。需要注意的是，偏心在夾緊過程中，應儘量避免過定位夾緊，否則不利於校正偏心。偏心φ32-0.025/-0.050mm加工前需預留2倍偏心距的加工餘量。
6 結束語
通過工藝分析、擬定合理的加工方法以及設計切實可行的工藝流程，使整個加工工藝路線具有連貫性，整個加工過程井然有序，軸套三組合件的加工在規定時間內順利完成，滿足了圖樣技術要求。
本文發表於《金屬加工（冷加工）》2021年第2期33-36頁，作者： 株洲九方裝備股份有限公司鄒毅，柳祥國，原標題：《軸套三組合件的加工》。
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