插座体加工工艺流程设计

南车资阳机车有限公司晨风电气分公司（四川 641301）张怀奎 王大明

1.插座体的结构和性能特点

从图1中看出插座体的结构特点：左端外圆存在外螺纹M30×1.5，内孔φ26.5mm，右端内孔有两条宽1.8mm和1.6mm，高2.2mm的凸键，外圆还要加工3条顺时针方向的螺旋槽。零件小，壁薄，加工的尺寸较多，切削刀具较小，刚性差，表面热处理前硬度较低。产品切削时，直接夹持存在夹痕，装夹力过大零件受力变形导致加工尺寸超差，过小夹持不住，造成零件报废。

2.工艺行程的制定

此插座体较薄、容易变形、内部两凸键和外部螺旋槽的成形是加工难点，产品远期订单较大，精铸方向攻关存在困境，导致产品开发进度受阻，影响了产品的研制进程。经过分析，在小批量生产中放弃精铸加工，采用型材切削加工，做好工艺行程和工装夹具设计，并提前解决热处理工艺对尺寸的影响。

图1

此插座体如果先车削外圆后铣、插内孔凸键存在装夹力不足，零件加工过程中容易变形报废等问题，因此先加工内孔后加工外圆，并设计制作定位套，定位心轴，插削刀具，变径向夹紧为轴向夹紧，消除夹紧力和切削力对零件尺寸精度的影响，内孔与外圆互为基准，粗、精加工工序分开加工，这样就能解决加工中的工艺难点，生产出合格的产品。

因此制定产品加工行程如下：左端外圆，两凸键内孔留余量，其余内、外圆精车达图→用弹性套装夹外圆，钻孔、铣、插内孔凸键；采用带凹槽的心轴定位内孔，分度铣右端3条螺旋槽→去毛刺→采用旋转分度头铣左端圆弧R。→精车左端外圆螺纹→外观质量及尺寸检查→电刻标示→表面阳极氧化处理，螺旋槽φ4mm孔内涂红色油漆。

3.铣削、车削夹具及刀具的设计

采用卡盘三爪直接夹持铝件插座体，表面容易产生夹痕影响产品质量，设计开口弹性套如图2所示，用于零件内孔两凸键的铣削和插削；中间端面孔的钻削加工，内圆弧R4mm的铣削定位及装夹。由于内孔凸键对应的外圆轴向线为一条外螺旋槽的铣削基准线，内孔凸键在铣削后容易定位，外圆螺旋槽的加工基线在内凸键外侧的径向方向，为便于基准点的定位和装夹方便可靠，采用弹性套装夹零件外圆，采用左、右端轴向定位，铣削、插削两内凸键至尺寸，变卡盘的三点夹持为全包围夹持，均分并增加了夹紧力，避免了卡盘夹紧薄壁零件造成变形产生夹痕，保证了产品尺寸精度和外观表面质量。

图2

由于内凸键尺寸较小，刀具刚性受切削力和长度的限制，直径不能过小，采用插床加工又难以保证零件尺寸精度，因此采用数控铣削加插削的方式。铣削时存在圆弧过渡，圆柱铣刀不能铣削出平行的内凸键，在铣削到一定的宽度时，对两凸键进行插削，以去除铣削时存在的圆弧连接。设计左右带刃口的组合插削刀具，用于两不同宽度弧凸键加工，两端弧键槽与所加工的凸键键槽宽度保持一直，深度为2.5mm，左、右刀具的切削刀面圆弧分别为R12.75mm、R14.5mm。在通过调整加工中心主轴的移动行程、速度和刀具径向移动，就能加工出宽度和高度都符合图样要求的内凸键。

图3

图4

在铣削加工外圆均布的三条螺旋槽时，采用内凸键做周向定位，就能加工出基准统一的均布的3条螺旋槽，如图3、图4所示的定位心轴和垫圈，在心轴上铣削出1.6mm宽的键槽，找正心轴后，利用心轴左端面、外圆、凹槽、异性垫和螺母定位零件的六个自由度，为保证生产效率和找正方便，在定位心轴的φ35mm外圆上与凹槽同一径向线上铣削出一找正平面，这样心轴的凹槽装入对应零件的凸键，垫圈和螺母从另一端夹紧，并将夹紧力控制在规定的范围内，就自动完成了零件的轴向和周向定位。在铣削外圆螺旋槽时，只需要找正心轴外圆的上的找正面A－A剖视方向右端面，就能保证零件外圆上的最高点就是螺旋槽加工的基准点。利用数控分度头自动分度，编制程序后就可以加工三条均布的螺旋槽。

上述工序完成后，后面的内圆弧R4mm的铣削，左端外螺纹的车削尺寸在中径公差带上需要减去阳极氧化后的镀膜厚度30μm±5μm，其余工序就很容易满足零件的尺寸要求。

4.结语

经过小批量试制和装配验证，此工艺流程编制和工装夹具设计合理可行，解决了产品加工过程中的夹持变形和夹持痕迹，加工后的尺寸精度及质量满足图样要求和装配需要，圆满地解决了国产化自制件替代进口件的开发任务，节约了较高的精铸模具费用，减少外协制作周期10余天。同时为开发类似的产品提供了详细的工艺流程和工艺装备设计及验证。当然提高生产效率，降低成本，就成了下一步的工作目标。