箱体类零件的定位以及销孔的加工方法

纪传军

摘 要： 箱体类零件的加工中，其定位面、定位孔的选取，夹具定位销、支承面、夹紧点的设定等工艺非常重要，国外一些机床制造商在这方面已经有了很多新的突破与创新。销孔的尺寸设定、支承面的形状确定、夹紧装置的设计等其合理与否对这些箱体零件的输送、到位、夹紧、离开及加工尺寸的Cpk值能力保证等都起着决定性的作用。目前，国外机床制造商在设计箱体零件加工的工艺时，在设备选用和夹具的设计上与我们传统的工艺有所不同，在很多方面均有了新的突破与创新，因此如何提高定位销孔的加工精度其意义重大。

关键词： 箱体类零件；定位销孔；位置精度

一、选择机床

对于加工孔一般用钻床，镗床等机床，但我们加工的零件不是纯粹的孔，因此不合适选择钻床，镗床，针对这一问题，选择机床就十分重要，而加工中心是一种综合加工能力较强的，高效可靠的自动化设备，所以加工中心机床应为首选机床。

二、刀具

麻花钻、扩孔钻、中心钻、套料钻﹑铰刀﹑镗刀、丝锥﹑特殊用途孔加工刀具等。

三、工件定位

在切削加工中，箱体零件的定位面有两种：毛坯零件浇铸面、毛坯零件切削加工面。箱体毛坯零件一般采用熔模或砂模浇铸而成，毛坯的初始定位基准到型腔之间的相互位置尺寸较稳定准确。以毛坯零件的浇铸面作为工件加工定位面，当夹具采用合适的定位支承面时，一般能满足产品零件图的相关位置尺寸对毛坯基准的尺寸要求。采用毛坯来定位时，一般多采用六点定位限制其自由度。而毛坯经过初始切削后，一般采用“一面两销”来定位，其定位面由1个大平面或24个错落的小平面组成。目前国外机床制造商在设备的定位支承面上，由原先简单的定位块（麻将块）→定位块带气孔检测孔→定位块由气孔检测孔变成冷却液孔，根据流量与压力来达到检测与冲洗的双功能作用的改进过程，以此检测功能来验证零件是否已经到位。在加工过程中起到夹具夹紧前的防错作用及清除定位块上的切屑作用，保证加工零件相对定位面的尺寸准确稳定。

工件定位孔的尺寸箱体零件的定位孔，有输送定位孔、加工工艺定位孔和装配定位孔。前两孔在加工中起到工件输送、工件定位的作用。定位孔尺寸设定的大小，直接关系到箱体零件的尺寸加工精度，对工件装夹是否方便、刀具寿命的高低等等有着相关因果。发动机箱体类零件的输送与加工定位一般多采用一面两销来定位，这是最普通实用的传统定位方式。它可限制工件的六个自由度，定位稳定可靠。但随着发动机制造技术的不断提高，产品的加工精度要求提高及工件在专机线上输送的速度加快，从而产生一对相冲突的矛盾：在零件加工定位时，工件定位孔的孔径与定位销的配合间隙越小越好，而零件在专机线上进出定位销输送时及工件在加工工位装卸过程中，定位孔的尺寸与定位销的尺寸配合间隙越大越方便，对输送来说输送杆上升下降，零件进出定位销能达到进出自如。定位销孔的尺寸设定大小，各有利弊。

1.定位孔大：

（1）工件输送到加工工位，工件进入定位销方便；

（2）工件离开工位定位销顺畅；

（3）加工铰刀制造精度要求下降；

（4）铰刀的使用寿命提高；

（5）与定位销孔相关的加工位置尺寸变化大。

2.定位孔小：

（1）工件输送中与工位定位销位置要求高，工件不易轻易到位

（2） 工件离开定位销时易翻缸；

（3） 铰刀制造精度高；

（4）铰刀使用寿命低；

（5）与销孔相关的加工位置尺寸精度高。

如发动机缸体的加工工艺定位孔的制造尺寸一般取直径16+0.021mm，最大0.021mm的销孔尺寸变化一般能满足加工中的各种技术要求，但碰到特殊情况也会造成其它新的不符要求。国外目前对箱体零件的销孔尺寸设计上，有放大的实例。如某缸体在专机线上加工，其加工定位销孔及输送定位孔均为同一对孔，其孔径尺寸为直径16+0.043mm，与常见的直径16+0.021mm有明显的差异。定位夹紧的变化销孔孔径的变化，传统的夹紧方式加工，必定會出现加工尺寸精度上的差异。在专机线加工或CNC加工中心加工，前者两孔一般采用两把刀具，后者两孔使用一把刀具。CNC加工，用一把刀具加工两只定位孔，其孔径几乎一样，定位时没有两孔之间的转向误差，只有销子与销孔的配合间隙造成的转向误差。而专机加工，刀具的选择上，当只要满足加工要求时，两孔之间会产生转向误差。如何满足输送装卸方便，又能达到加工精度要求？目前国外多家机床制造商在精加工中多采用新的夹紧方式来提高零件的尺寸加工精度。

四、加工工艺

根据孔的结构不同和技术要求的不同，采用不同的方法：

1.非配合孔一般是采用钻削加工直接把孔钻出来。

2.配合孔需要钻孔的基础上，根据被加工孔的精度和表面要求，采用铰削﹑镗削、磨削等精加工方法作进一步的精加工。

3.当孔的表面质量要求很高时，还需要采用精细镗、研磨、衔磨、滚压等表面光整加工方法，

4.对非圆孔的加工则要采用插削、拉削及特种加工方法。

提高工艺方法加工的位置精度：

1.提高钻模板导向孔精度，坐标精度为±0.005。

2.加长导套的引导长度，L/d>3～5，导套的配合精度为H6/g5，形状误差不大于0.005。

3.尽量减少导套至加工孔间距离。

4.为保证模板定位精度，采用过定位方法（3～6个圆柱销）来固定模板。

用这些方法后可相对提高定位销孔的位置精度，但要保证或提高钻模板的导向精度就需要定期对夹具进行拆卸，重新修正。

加工中心加工工件预先有底孔时处理方法。

加工中心加工工件预先有底孔时，采用精密镗削（或刚性镗削）能够加工出位置精度很高的孔，如：在坐标镗上镗孔。工件无底孔而且要求钻孔的位置精度很高时，通常在钻孔前打中心孔，以保证孔位置精度，但不及前者加工精度高。endprint

为了保证机床具有高的孔加工精度和适宜批量生产，采取如下措施。

1.采用短钻头、短铰刀，提高刀具系统的刚度。

2.采用高精度、高刚度的单轴镗削头组成的四个镗削头（其中两个用于钻孔，两个用于铰孔），实现轴间距可调（轴间距可调至±0.005以内），保证孔的位置有很高的精度，而且可实现多品种加工。

3.采用高刚性的双工位移动工作台进行钻孔与铰孔。

加工中不采用导向套具原因：

采用短钻头、短铰刀，使加工部位接近主轴端部，加工孔位不易偏移，易保证孔位精度。

零件加工步骤考虑情况：

1.按加工精度：当零件表面精度较高时则按粗加工—半精加工—精加工顺序进行，当位置精度较高时则對全表面按粗加工—半精加工—精加工顺序进行。

2.按加工零件特征：对于既有洗削面又有座标孔的可按照先铣后镗的顺序。

3.按加工工位特征：相同工位的零件采用工序集中的方法。

4.按机床特征：加工过程中应特别注意经过机构的方向间隙对加工零件精度的影响。对于孔加工位置要求较高在安排加工顺序时应避免将反向间隙带入

五、销孔的加工

1.孔加工在零件内表面加工，有以下几方面的特点

（1）孔加工刀具多为定尺寸刀具，在加工过程中，刀具磨损造成的形状和尺寸的变化会直接影响被加工精度。

（2）由于受被加工孔尺寸的限制，切削速度很难提高，影响加工效率和加工表面质量，尤其是在对较小的孔进行精加工。

（3）刀具的刚性较差，在加工时，由于轴向力的影响，容易产生弯曲和震动，刀具刚性对加工精度的影响很大。

（4）切削排除困难，冷却液很难进入加工区域，散热条件差，切削区域热量集中，温度较高，影响刀具的耐用度和加工质量。

结束语

随着科技的发展，孔加工的重要性越来越重要，它对于配合机件来说是必不可少的部分，其应用大到军事，科技，航空航天，小到机械生产，生活用品，可以说定位销孔的位置精度十分重要，不管是现在还是将来孔的加工将会越来越重要，我相信随着社会的发展孔加工的方法会越来越完善。

参考文献

[1]《数控加工工艺与技能训练》.范为军主编.出版日期：2015.05.

[2]《基于特征的箱体类零件数控编程技术》 张英杰 许艾主编.出版日期2014.01.endprint