一種小型細(xì)長(zhǎng)階梯軸的制造工藝

王青成

（中國(guó)空空導(dǎo)彈研究院，河南洛陽(yáng) 471009）

小型細(xì)長(zhǎng)階梯軸零件，在精密機(jī)械行業(yè)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，但在其加工中同軸度難以保證的問(wèn)題，一直困擾著現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)。該類零件直徑小，中間粗兩端細(xì)，長(zhǎng)徑比在25～50之間，加工過(guò)程中，由于其直徑小、長(zhǎng)度大的影響，零件同軸度很難達(dá)到圖紙要求。為了保證圖紙要求，加工過(guò)程中需要解決的問(wèn)題，是減少車削過(guò)程中的振動(dòng)和變形，工藝安排上需要從工件裝夾方式、工序安排、切削參數(shù)、刀具選用等多方面進(jìn)行優(yōu)化。

1 工藝性分析

零件如圖1所示，長(zhǎng)度為85mm，外徑為Φ3.5mm，最細(xì)處外徑為Φ1.6mm。Φ2.4mm要求與外圓同軸度0.04mm，直線度0.08mm，零件材料為結(jié)構(gòu)鋼，來(lái)料毛坯為Φ4mm的棒料。該零件為典型的直徑小、中間粗兩端細(xì)、長(zhǎng)徑比大的零件，具有大長(zhǎng)徑比、高精度、低剛性特點(diǎn)。加工中最需要解決的問(wèn)題，是減少車削過(guò)程中的振動(dòng)和變形，造成工件車削過(guò)程振動(dòng)和變形的主要因素是受力變形，因工件直徑小，長(zhǎng)徑比大，強(qiáng)度弱，在卡盤上夾緊時(shí)，切削力會(huì)使零件產(chǎn)生振動(dòng)和變形，造成零件的同軸度、直線度超差，從而影響工件的尺寸精度和形狀精度。因此必須采用合適的夾緊方式來(lái)減少變形。

圖1 小型細(xì)長(zhǎng)階梯軸零件

2 加工時(shí)需考慮的兩個(gè)問(wèn)題

影響零件車削過(guò)程振動(dòng)和變形的主要因素，有毛坯的選擇和裝夾定位基準(zhǔn)的選擇。

（1）毛坯的選擇。一般選擇符合設(shè)計(jì)圖紙要求的棒料或絲材，毛坯直徑選擇不宜過(guò)大或過(guò)小，過(guò)大時(shí)，加工余量大，產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力大，零件變形大；過(guò)小時(shí)，容易造成局部無(wú)加工余量。一般以零件最大外徑為參考，其余量在0.3～0.5mm之間比較適宜。

（2）裝夾定位基準(zhǔn)的選擇。小型細(xì)長(zhǎng)階梯軸車削時(shí)，一般采用一夾一頂?shù)难b夾方式進(jìn)行，選擇主定位基準(zhǔn)，應(yīng)選擇一個(gè)較長(zhǎng)的外徑和中心孔作為輔助定位基準(zhǔn)，選擇主定位基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)盡量保證零件安裝伸出機(jī)床部分長(zhǎng)度最短，這樣剛性最好，定位可靠。當(dāng)零件的表面的尺寸精度、同軸度有較高的要求時(shí)，定位外徑和中心孔必須有較高的同軸度要求。以防止零件車削中產(chǎn)生振動(dòng)和變形。中心孔不宜重復(fù)使用，否則造成零件車削中產(chǎn)生振動(dòng)和變形，影響零件的同軸度。

3 工藝路線安排

根據(jù)零件的特點(diǎn)，我們?cè)O(shè)計(jì)了先左后右的加工方案。備料→車→無(wú)心磨→車工→車工→檢驗(yàn)→表面處理→入庫(kù)。通過(guò)無(wú)心磨加工Φ2.4mm外圓，然后通過(guò)以Φ2.4mm外圓為定位基準(zhǔn)，使用夾具夾緊的方式，加工中心孔為輔助定位，通過(guò)一夾一頂?shù)姆绞?，加工圖1右邊的尺寸；采用一夾一頂?shù)亩ㄎ粖A緊方式加工時(shí)，裝夾位置盡可能使零件伸出部分短些，尾頂施力適當(dāng)，防止零件彎曲變形。最后進(jìn)行檢驗(yàn)、表面處理、入庫(kù)工作。

4 夾具設(shè)計(jì)

如圖2所示，設(shè)計(jì)了夾緊夾具，夾具以ΦD定位、MDXp螺紋固定于車床主軸，夾具安裝前，主軸先裝上與零件定位外徑基本相同的彈性?shī)A頭。零件定位前，后端分別由夾具定位襯套（開(kāi)口式）、彈性?shī)A頭兩處定位，后端彈性?shī)A頭起輔助支撐作用；夾緊時(shí)先輕輕拉緊彈性?shī)A頭，再擰緊前端的壓緊螺母，這樣就能防止零件因定位面過(guò)短而產(chǎn)生偏斜，從而保證零件加工的同軸度要求。

圖2 夾緊夾具

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上述的工序安排和夾具使用，使得本單位的小型細(xì)長(zhǎng)階梯軸零件的加工順利進(jìn)行，縮短了加工流程，效率大大提高，產(chǎn)品的合格率也有很大的提高。