抬底千斤顶滑靴式活塞杆接头孔的工艺研究

解超，陈欢欢

（卡特彼勒（郑州）有限公司，郑州 450000）

0 引言

摇臂钻床是传统的钻孔加工设备，能实现钻孔、扩孔、铰孔、攻丝及修刮端面等多种形式的加工，具有操作方便、灵活、适用范围广等特点［1-3］。但由于结合面比较多，故机床刚性较差，定位精度不高，特别是对于异形件的加工精度不高、加工效率低等制约了该设备的批量应用。本文通过矿用液压支架抬底千斤顶滑靴式活塞杆的钻孔加工方案，比较了摇臂钻床和立式加工中心的加工特点，简述了采用立式加工中心代替摇臂钻床加工该类型零件异型孔的优越性，并对其加工效率进行了对比分析。

1 滑靴式活塞杆结构特点

矿用液压支架抬底千斤顶较多采用滑靴式活塞杆，该类型活塞杆结构如图1所示。

滑靴式活塞杆采用27SiMn或35CrMnSiA钢材料，毛坯采用模锻件，实心杆体，内部钻有2个φ8的通液孔（深孔），活塞杆头部大端突出部分有4个安装U型卡的小孔，在与小孔所在面的垂直方向上有进、回液孔。滑靴式活塞杆采用快换接头，通过U型卡将活塞杆进、回液孔和快换接头相联接，为了保证安装精度和互换性要求，故对于U型卡孔和接头孔有较高的位置度要求。

图1 滑靴式活塞杆结构示意图

图2 滑靴式活塞杆局部图

其钻孔工序的加工图如图2所示。

由于U型卡孔和接头孔不在同一个面上，在摇臂钻床上加工这两种孔时不能同时加工，需要先在B面上钻4个U型卡孔，然后在A面上钻与之相交、与深孔成45°或60°的2个进、回液孔，加工过程中需要反复找正、装夹。

2 采用摇臂钻床多次装夹钻孔的传统工艺方案

2.1 摇臂钻床加工工艺方法

摇臂钻床加工示意图如图3所示。

图3 摇臂钻床加工示意图

摇臂钻床加工工艺路线：划线→钻U型卡孔→钻进、回液孔→钳（去刺、倒钝）。其加工过程简述如下：1）先用虎钳夹住工件镀铬区处，将面A调成竖直方向，找正，钻B面上的4个U型卡孔；2）用垫块将工件垫起，用虎钳夹住工件镀铬区处，将面A调成水平方向，找正，钻面A上的2个接头孔与面B上的4个U型卡孔相交，且与深孔成 45°或 60°；3）人工去毛刺，孔口尖棱倒钝。

2.2 摇臂钻床加工缺陷

该种加工方式有以下几方面的不足之处：1）重复装夹定位精度低，难以满足进、回液孔与U型卡孔间的位置精度要求；2）单件找正并且重复装夹工件的镀铬区处（已精加工面），易夹伤零件表面，造成不合格品；3）钻前需要划孔线，增加了额外工序成本；4）摇臂钻床定位精度低，钻削过程中切削力会影响钻孔精度；5）摇臂钻床切削加工切削速度低，需要钻、扩、铰三个工步，加工精度不高；6）装夹困难，因为钻床工作台不适合异形件的定位压紧，造成定位精度低，且不稳定；7）人为因素影响加工精度，摇臂钻床找正对工人的操作技能依赖度较大，难以满足工件质量稳定性要求；8）加工效率低，主要工作时间用于工件找正和装夹，有效加工时间所占比例小；9）环境污染，摇臂钻床是开放式冷却，切削液飞溅污染环境和影响工人身体健康。

鉴于传统钻床加工的弊端，我们经过计算和试验，采用了新型的工艺方案代替摇臂钻床加工，即采用立式加工中心一次装夹钻孔的工艺方案。

3 采用立式加工中心一次装夹钻孔的新型工艺方案

3.1 立式加工中心工艺方法

使用立式加工中心加工活塞杆进、回液孔和U型卡孔的工艺方法，如图4所示，利用可调工装将进、回液孔面（图1所示A面）调成水平方向，先利用角度头将侧面（图1所示B面）4个U型卡孔依次钻好，再换刀将2个接头孔加工好，所有工步采用编程实现。

图4 加工中心加工示意图

采用南通科技投资集团股份有限公司生产的VCL1100C型立式加工中心进行试验，该设备工作台尺寸为1300 mm×630 mm，通过制作专用工装，可一次性装夹8件活塞杆，利用液压卡钳夹紧，可通过编程实现钻孔加工。

用换刀装置更换角度头和钻头来完成零件的钻孔，采用一次装夹、一次找正的加工方法，一次可以加工完A、B两面共6个孔，避免了零件的重复装夹及找正，不损坏精加工面，省去划线工序，减少人为因素的影响，直接在加工中心上钻孔，钻孔质量有所提高，降低了工人的劳动强度，提高了生产效率。

3.2 工艺技术要点

1）首先需购买一种立式加工中心所配的角度头，将主轴旋转方向由竖直转换为水平（传动比1∶1），角度头是一种常用的机床附件，使用角度头无需改变机床结构就可以增大其加工范围和适应性，实现立卧转换五面加工及特定角度斜面加工，并且能减少工件的重复装夹及找正，同时提高工件的加工精度和效率。

2）可调式专用夹紧工艺装备，采用电液控液压卡钳夹紧方式，采用立式加工中心扩展接口，可编程控制。

4 加工效率分析

摇臂钻床加工需要划线和钻孔两道工序，划线人工工时2.5min，钻孔人工工时14min，机器工时21min，单件工时37.5min。

立式加工中心一次加工8件，人工工时8min，机器工时80min，合计工时88min，单件工时11min。

由此可见，采用立式加工中心代替摇臂钻床加工滑靴式活塞杆，工序效率可提高240%，更适合批量生产。

5 结语

通过两种工艺方法的对比，采用立式加工中心加工活塞杆孔可以装夹一次加工完6个孔，在实际生产中进行了批量试用，解决了效率低下、劳动强度大的难题，能提高加工效率2倍以上，并且提高了加工精度，降低了不合格品率。

［1］王启广，李炳文，黄嘉兴.采掘机械与支护设备［M］.徐州：中国矿业大学出版社，2006：203-205.

［2］王先逵.机械制造工艺学［M］.北京：机械工业出版社，2006：11-13.

［3］吴祖育，秦鹏飞.数控机床［M］.上海：上海科学技术出版社，2006：101-103.