基于電火花成型的聯(lián)接套加工工藝及其工裝設(shè)計

王興芳 惲達(dá)明

（常州輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院機械工程系，江蘇常州 213164）

基于電火花成型的聯(lián)接套加工工藝及其工裝設(shè)計

王興芳 惲達(dá)明

（常州輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院機械工程系，江蘇常州 213164）

對聯(lián)接套工件結(jié)構(gòu)及其加工工藝進行了分析，明確其加工難點為斜小孔的加工，針對難點優(yōu)化加工工藝，設(shè)計了電火花成型工裝，并取得了良好的加工效果。

聯(lián)接套 斜小孔 加工工藝設(shè)計 電火花成型加工工裝設(shè)計

1 聯(lián)接套結(jié)構(gòu)與工藝分析

聯(lián)接套零件圖如圖1所示。根據(jù)零件圖紙和技術(shù)要求，零件加工精度要求較高，且存在兩方面加工難點：一是該零件材料為316不銹鋼（美國 ASTM標(biāo)準(zhǔn)），對照國內(nèi)不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)，鋼號為0Cr17Ni12Mo2。這類材料切削性能很差，所需切削力大，刀具與切屑間易產(chǎn)生黏結(jié)，加工硬化嚴(yán)重。另一方面是與軸線成45°的φ4 mm斜小孔的加工，既要保證斜小孔的位置精度，又要保證45°角度。若采用常規(guī)鉆削加工，由于被加工斜小孔位置處在較深的內(nèi)孔臺階處，必需要用φ4 mm的加長鉆;由于φ4 mm加長鉆的剛性不足，從而影響鉆削速度，同時容易出現(xiàn)鉆頭折斷、被加工小孔質(zhì)量不易保證等弊端。

2 加工工藝

該套常規(guī)加工工藝路線為：粗車——半精車——鉗工加工各小孔——精車（數(shù)控車床）——鉗工加工各小孔（包括鉆φ4 mm斜小孔）。由于φ4 mm孔口位于內(nèi)孔臺階處，鉆孔時必須給鉆頭一個起刀面，因此半精車時必須在內(nèi)孔臺階處留有45°的內(nèi)圓錐面。與此同時，為了便于設(shè)計鉆夾具，要求一批聯(lián)接套的內(nèi)孔形狀和尺寸在半精車后基本一致。這勢必提高了半精車的難度，同時也增加了數(shù)控精車的工作量，從而大大提高了加工成本。

在鉗工加工各小孔的工序中需用兩副鉆孔夾具，其中鉆φ4 mm斜小孔為一副。該夾具既要保證鉆孔的位置和45°角度，還要設(shè)計一個用于鉆頭定位導(dǎo)向的鉆套。同時還需要考慮排屑空間、切削液的注入等，夾具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計難度較大，加工操作也不方便。綜上所述，若采用上述常規(guī)加工工藝，加工成本較高，夾具成本也高，且加工操作也不方便。經(jīng)反復(fù)分析零件結(jié)構(gòu)特征，設(shè)計了現(xiàn)有的加工工藝路線：粗車——半精車——鉗工加工除φ4 mm斜小孔的其它各小孔——精車——電火花成型加工φ4 mm斜小孔。

電火花成型加工屬于一種無切削力的加工方法，具有如下優(yōu)點：（1）φ4 mm斜小孔雖處于臺階面的特殊位置，但對加工構(gòu)不成困難，也不必在半精車時留有45°的內(nèi)圓錐面作為起刀面，從而大大降低了加工難度;（2）電火花成型加工過程中，電極與工件不直接接觸，所以不存在明顯的機械切削力，因此在加工φ4 mm斜小孔時，可避免因刀具剛度太低而折斷，且不會影響工件已加工表面精度及表面質(zhì)量，故φ4 mm斜小孔加工可放在最后加工;（3）電火花成型加工中，電極材料的硬度可以比工件低，對硬度較高、切削性能差的316不銹鋼材料也能很容易地加工。基于上述工藝分析，設(shè)計了斜小孔電火花成型加工工裝。

3 斜小孔加工工裝設(shè)計

φ4 mm斜小孔加工工裝如圖2所示，整個工裝設(shè)計是建立在其它外形和孔都已加工完畢的基礎(chǔ)上進行的。該工裝主要包括定位盤3、削邊銷、斜支承板2、找正塊4和底板1五個部分。其中定位盤、斜支承板和找正塊的設(shè)計是整個設(shè)計的關(guān)鍵。

3.1 定位方法及定位元件設(shè)計

根據(jù)6點定位規(guī)則，采用一面兩孔的定位方法。一面是指φ114.3 mm圓底面，兩孔為φ54 mm短內(nèi)孔和φ10.5 mm光孔。定位元件對工件起定位功能，保證工件在夾具中有正確的加工位置。本工裝中定位元件有定位盤和削邊銷，如圖3所示。定位盤形狀和尺寸主要是依據(jù)聯(lián)接套定位面尺寸和斜支承板的安裝臺階面尺寸。定位盤底部形狀采用整圓切除的結(jié)構(gòu)，切出的側(cè)面與斜支承板的定位臺階面配合。定位盤凸臺部分與聯(lián)接套φ54 mm內(nèi)孔配合，凸臺高度為7 mm，比φ54 mm內(nèi)孔深度小2 mm，中間15 mm×15 mm正方通孔用于找正塊安裝。定位盤材料為45調(diào)質(zhì)鋼，削邊銷φ10.5 mm圓柱面與定位盤臺階孔成過渡配合，頭部削成扁平狀，防止工件加工時旋轉(zhuǎn)。材料為45調(diào)質(zhì)鋼，車削加工成型。

3.2 斜支承板設(shè)計

斜支承板的設(shè)計主要是解決φ4 mm細(xì)深斜孔加工方位的問題。目前常用的電火花成型設(shè)備的主軸一般為垂直方向，由于被加工孔為45°斜孔，于是就設(shè)計了帶45°斜面的支承板。45°斜面與定位盤圓底面配合，用3個沉孔螺釘與定位盤聯(lián)接，斜支承板下平面與底板之間用4個沉孔螺釘聯(lián)接。

3.3 找正塊設(shè)計

圖4為找正塊零件圖。找正塊是電火花電極的找正元件，為了保證電火花電極的對刀精度，要求找正塊的φ10 mm對刀孔中心相對150－0.02mm兩側(cè)面的對稱度不超過0.02 mm。通過電極找正可以保證φ4 mm斜小孔的位置精度。φ4 mm斜小孔孔徑由電極直徑保證。

3.4 底板設(shè)計

底板尺寸為15 mm×85 mm×145 mm，材料為Q235A，壓緊機構(gòu)通過底板兩端把整個工裝壓緊在電火花工作臺上。

4 結(jié)語

該工裝具有如下特點：（1）結(jié)構(gòu)簡單：整個工裝只有5個元件，元件之間聯(lián)接也非常簡單;（2）電極位置一次找正后可加工一批工件，不需要每次找正;（3）被加工工件安裝到工裝上非常方便，只要把工件φ54 mm內(nèi)孔套在定位盤凸臺上即完成了加工安裝;（4）工裝各零件具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，便于夾具的制造和維修;（5）可有效地保證工件上斜小孔的加工精度。生產(chǎn)實踐證明，使用以上工裝后使難加工的斜小孔變得容易，使用效果較好。

1 蘇循高，井永水.脹緊聯(lián)接套在錐齒輪集中傳動輥道中的應(yīng)用.重型機械，2000（4）

2 張權(quán)民，史朝輝.機床夾具設(shè)計.北京：科學(xué)出版社，2006.

3 趙俊武，湯浩.SolidWorks模具設(shè)計實訓(xùn)教程.北京：清華大學(xué)出版社，2004.

4 胡曉東，陳妙芳.長薄壁管件夾具的設(shè)計.機械工程師，2008（4）

5 王庭俊.不銹鋼的車削加工.煤礦機械，2008（2）

6 張鋒，任德睦，賴強.脹緊聯(lián)接套的設(shè)計及其制造加工技術(shù).機械設(shè)計與制造，2005（11）

7 陳波，董亞春，陳穎.脹緊套聯(lián)接的應(yīng)用.煤礦機械，2004（6）

8 孫凱.脹套式無鍵聯(lián)接裝置的計算與選用.煤礦機械，2003（11）

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Design on Joining Sleeve Machining Crafts and Its Fixture Based on EDM Forming

WANG Xingfang，YUN Daming
（Department of mechanical engineering，Changzhou Institute of Light Industry Technology，Changzhou 213164，CHN）

On the basis of analyzing the crafts and structural characteristics of joining sleeve，its difficulty is the craft of inclined small hole.The craft technology is optimized in this paper，and the fixture of the EDM forming is designed，which gets good results.

Joining Sleeve;Inclined Small Hole;Craft Design;The Fixture of the EDM Forming

TG751

王興芳，女，1969年生，講師，主要研究方向為數(shù)控技術(shù)與機械設(shè)計。

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2009－06－14）

10328