大型軸類零件的簡易分度方法

西安黃河機電有限公司 （陜西 710043）李 博 雷 鳴

1.零件簡介

2009年，我單位承接了一項外協(xié)產(chǎn)品——本體。本體是某石油勘測設備的重要組成部分（見圖1）。此產(chǎn)品為來料加工，材料為35CrMo，來料重約2 000kg。零件經(jīng)鍛造、粗車后，在我單位進行外形粗銑加工，經(jīng)熱處理及精車后完成精加工。

圖1 本體結(jié)構(gòu)簡圖

由零件結(jié)構(gòu)簡圖可以看出，該零件在圓周上均勻分布了三組凸臺，凸臺上經(jīng)銑切形成腔體。而且，在凸臺上還各有幾組與之正交的連接孔。

2.加工方案分析

由于該勘測設備在工作時處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，為保持所裝儀器及機構(gòu)的安裝精度并保證設備工作時的相對平穩(wěn)，該零件對三組凸臺及腔體的均布以及腔體內(nèi)安裝面精度要求很高，這就對零件加工時的分度精度提出了較高的要求。經(jīng)過零件結(jié)構(gòu)分析，該零件在龍門加工中心上至少需要分度6次才能完成加工。

由于此前我們從未有過加工這種大型軸類零件的經(jīng)驗，也沒有相應的軸類零件分度工裝，因此如何分度成為該零件加工時的一個關(guān)鍵問題。

（1）分度方案一 按照一般軸類零件分度的加工方法，我們首先考慮采用臥式分度頭來夾持零件，實現(xiàn)零件的分度及回轉(zhuǎn)。采用分度頭進行分度，可以方便地實現(xiàn)較高精度的分度，零件回轉(zhuǎn)相對容易。但由于該零件經(jīng)粗車后，雖然去除了很大部分金屬，但其仍然重約2 000kg，還必須考慮零件的支撐問題。

但是，經(jīng)過調(diào)研，當時市場上沒有現(xiàn)成的分度頭，需通過定制分度頭并加裝特制附件，費用高、周期長。

（2）分度方案二 由于該零件本身的加工進度要求就很緊，且工裝費用較大，方案一可行性較差。我們就考慮跳出加工小型軸類零件的圈子，看看是否可以更簡便且低成本地實現(xiàn)該零件的分度。

經(jīng)過認真分析，參照分度頭的分度原理，我們制定了如下的分度方案：①零件兩端加長，在端頭留出長約30mm的工藝余量，直徑按照零件最大外徑加工。②以一對V形鐵支撐兩端外圓，以楔形千斤頂支撐零件中部。③在零件一端以外圓為基準，按照分度情況，鉆鉸6個φ8mm銷孔，均布，位置度0.02mm。④在銷孔內(nèi)插入標準銷軸，且無晃動。按對應銷軸用杠桿百分表找正，實現(xiàn)該零件的分度（見圖2）。

例如，以2、6孔位銷軸找正，實現(xiàn)零件A向垂直主軸；以1、4孔位銷軸找正，實現(xiàn)與A向正交連接孔的加工。以此類推，可以實現(xiàn)零件加工中的6次分度。

（3）誤差分析 按此方法，角向找正精度主要取決于分度孔的位置精度、銷孔配合精度、兩孔間距以及杠桿百分表自身精度。由于杠桿百分表自身精度屬系統(tǒng)誤差，且操作中要求銷孔內(nèi)插入標準銷軸無晃動，則銷孔配合誤差、測量誤差可不做考慮。則最大角向誤差可簡化表示為式中，Δ位為銷孔位置度誤差；L為兩孔間距。

圖2 分度方案二示意圖

由公式可以看出，孔距越大、位置精度越高，則角向誤差越小。

3.推廣應用

按照分度方案二進行粗精加工后，經(jīng)過兩次檢測驗證，其分度精度完全達到零件要求，加工質(zhì)量可靠。我們將此方法推廣應用于該勘測設備中心管的外花鍵加工中。

圖3所示是結(jié)構(gòu)較為簡單的一種中心管，外花鍵齒數(shù)均為4。而較復雜的一種中心管，其外花鍵為6齒和10齒。

圖3 中心管結(jié)構(gòu)簡圖

由中心管結(jié)構(gòu)簡圖可以看出，其外花鍵對位置度及對稱度要求很高，而且由于結(jié)構(gòu)限制，不能在端面留出工藝余量加工分度孔。為此我們設計制作了分度環(huán)，按照上述分度方法解決了中心管外花鍵加工的分度問題（見圖4）。

圖4 分度環(huán)簡圖

分度環(huán)以本體端頭切下的工藝余量為坯料制作。分度環(huán)內(nèi)徑按照中心管外徑實際測量確定，控制分度環(huán)與中心管配合間隙不大于0.02mm。加工外花鍵時，將分度環(huán)裝在中心管大端外圓上，周邊用螺釘壓緊中心管外徑，從而固定分度環(huán)。

控制分度環(huán)與中心管外徑間隙主要為控制分度孔軸線與零件軸線的平行誤差，以提高角向找正精度。而分度環(huán)與零件偏心與否對角向找正影響不大，可通過作圖法簡單驗證，此處不再贅述。

4.結(jié)語

通過這種低成本、簡便易行的分度方法，我們解決了本體及中心管的分度問題，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟效益，為此類大型軸類零件的加工積累了經(jīng)驗。