廣東省技師學(xué)院（廣州 510800）吳勇斌

一、工藝分析

滑動(dòng)軸承（見(jiàn)圖1）的材料為20CrNi低碳合金鋼，依據(jù)技術(shù)要求，在加工過(guò)程中，需滲碳淬火，從而達(dá)到一定的表面硬度要求。結(jié)合零件的形體特征，確定該零件的工藝流程為： 車(chē)→鉗（鉆孔，攻螺紋）→銑→熱處理→磨內(nèi)圓磨外圓→平磨兩端面→線切割→磨楔形槽。

圖1

該零件是小批量、重復(fù)生產(chǎn)的形式，為保證產(chǎn)品質(zhì)量，滿足設(shè)計(jì)及工藝要求，需設(shè)計(jì)專用工裝夾具進(jìn)行加工，如鉆夾具、銑夾具、磨外圓的定位心軸，以及磨削端面楔形扇面油槽的磨削工裝。在以上四個(gè)工裝中，磨削端面楔形扇面油槽的工夾具設(shè)計(jì)成了能否達(dá)到加工要求，提高效率并滿足用戶及市場(chǎng)需求的關(guān)鍵。

二、模具設(shè)計(jì)

1.設(shè)計(jì)思路

根據(jù)零件上楔形扇面油槽的特點(diǎn)，設(shè)想設(shè)計(jì)一能帶動(dòng)零件繞軸心線轉(zhuǎn)動(dòng)，且能在相應(yīng)轉(zhuǎn)角內(nèi)升降的磨削工裝，于小型平面磨床或工具磨床上，用臥軸砂輪外圓磨出四個(gè)楔形扇面油槽。

2.楔形扇面油槽導(dǎo)柱的計(jì)算

由零件圖中楔形扇面油槽中徑處作圖可知：該油槽在轉(zhuǎn)角為60°的升程是0.05mm（見(jiàn)圖2）。

圖2

我們?cè)O(shè)想將仿形工作面加工成斜面，因斜面加工容易且斜面的表面粗糙度值易于保證。

圖3 仿形工作圖

為使仿形誤差為最小，將有效工作段設(shè)置于斜面最高點(diǎn)與最低點(diǎn)連線的中段，各30°范圍，如圖3所示。

斜面的直徑為60mm，球頭銷(xiāo)釘?shù)霓D(zhuǎn)動(dòng)半徑為20mm。由圖4可知，斜面工作段夾角為60°的弦長(zhǎng)等于20mm，此時(shí)需垂直升降0.05mm，則斜面仿形盤(pán)在φ60mm上的高低差H=0.05×（60/20）mm=0.15mm。斜率k =0.15/60=0.0025。

圖4

3.斜面仿形誤差

解析計(jì)算（每隔10°）：

升程（高低差）（單位：μm ）

X1=20×sin10° =3.47 2.5×3.47=8.7

X2=20×sin 20°=6.84 2.5×6.84=17.1

X3=20×sin 30°=10 2.5×10=25

由計(jì)算誤差值（見(jiàn)附表）及誤差曲線，可見(jiàn)加工后斜面楔形扇面油槽誤差最大值為0.4μm，且是一光滑的曲線（見(jiàn)圖5），對(duì)使用性能無(wú)影響。

誤差計(jì)算表

圖5 誤差曲線圖

4.定位裝置的設(shè)計(jì)

工件以內(nèi)孔φ40H6及大端面定位，在其徑向以鋼球與四個(gè)均布的6mm槽口定位。因工件磨削力很小，鋼球與槽口的鎖緊力足以保證工件同軸旋轉(zhuǎn)。工件不需另設(shè)夾緊裝置，即簡(jiǎn)化了工裝結(jié)構(gòu)，也使加工操作視線寬闊。磨好一個(gè)油槽后，旋轉(zhuǎn)工件另一槽口至鋼球卡入，即可磨削下一油槽，既分度準(zhǔn)確又方便、快捷。

5.工裝的使用

將工件裝入φ45g5軸端，工件內(nèi)孔與軸為間隙配合，使工件大端面與軸端面接觸良好，以保證磨削四個(gè)楔形扇面油槽在砂輪下降距離相同的條件下尺寸一致。

工裝順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，主軸上的球頭支釘在仿形盤(pán)上由低向高帶動(dòng)工件逐漸上升，當(dāng)主軸上的限位釘與固定不動(dòng)的底座上端限位槽的槽壁相接觸，此時(shí)主軸帶動(dòng)工件上升至最高位置，限制順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)至此點(diǎn)的目的是防止主軸上的工件因無(wú)約束而導(dǎo)致砂輪磨傷6mm直槽的另一端而使工件報(bào)廢。

當(dāng)工裝反時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，主軸上的球頭支釘在仿形盤(pán)上由高向低帶動(dòng)工件逐漸下降，此時(shí)限位銷(xiāo)無(wú)需加以限制，只要楔形扇面油槽磨至工件槽口處為0.05mm時(shí)，楔形扇面油槽自然就可形成工件圖中67.5 °。

砂輪從接觸工件槽口處每次下降砂輪0.01～0.015mm，反復(fù)順、反時(shí)針旋轉(zhuǎn)主軸，楔形扇面油槽沿弧線逐漸形成，逐漸延長(zhǎng)。為使楔形扇面油槽表面粗糙度值更低，砂輪最后一次進(jìn)刀控制在0.05mm左右，記下刻度值并在不進(jìn)刀的情況下，反復(fù)順、反時(shí)針旋轉(zhuǎn)，主動(dòng)帶動(dòng)工件對(duì)楔形扇面油槽進(jìn)行光磨。

磨好一個(gè)楔形扇面油槽后，上升砂輪脫離工件端面約1～2mm，旋轉(zhuǎn)工件，定位鋼球在工件孔的作用下縮回。當(dāng)相鄰另一工件6mm寬槽口旋轉(zhuǎn)90°時(shí)，定位鋼球在壓縮彈簧的作用下彈出卡住槽口定位，再按上述方法磨下一個(gè)楔形扇面油槽。

當(dāng)工件上四個(gè)楔形扇面油槽都磨好后，上升砂輪脫離工件端面，縱向移動(dòng)磨床工作臺(tái)，使工裝連同工件遠(yuǎn)離砂輪，取下并更換工件，將磨床縱向工作臺(tái)回復(fù)原來(lái)的工作位置，就可磨削下一工件的楔形扇面油槽。

6.工裝加工裝配中應(yīng)注意的事項(xiàng)

（1）斜面應(yīng)有足夠的硬度及較低的表面粗糙度值，是保證仿形磨削扇面楔形油槽表面質(zhì)量的關(guān)鍵因素，可于球頭銷(xiāo)釘工作段的斜面上焊入一硬質(zhì)合金刀片，斜面需經(jīng)磨削加工后進(jìn)行研磨，進(jìn)一步降低表面粗糙度值。

（2）為使工裝磨前工作段仿形誤差小，工裝裝配和各相關(guān)尺寸應(yīng)保證如圖6所示的位置。

（3）操作時(shí)，于主軸上裝入工件，主軸上的鋼球在彈簧作用下卡入工件6mm槽中予以定位。校正工裝與砂輪之間的相對(duì)位置。將工裝主軸順時(shí)針旋至最高點(diǎn)，此時(shí)主軸上的限位釘與底座上端面限位槽如圖6位置，并使其上的工件端面6mm槽的中心線與砂輪軸線位于同一垂直平面內(nèi)，緊固工裝底座（或吸附于電磁吸盤(pán)上），前后移動(dòng)砂輪，使砂輪的后側(cè)面與工件6mm槽孔的后側(cè)面相切。如圖7所示起動(dòng)砂輪，緩慢下降砂輪與工件接觸，往返旋轉(zhuǎn)工裝進(jìn)行磨削。工裝主軸帶動(dòng)工件順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)逐漸往上升高，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)則逐漸下降，如此仿形出扇形斜面油槽。

圖6

（4）工件尺寸的檢測(cè)：工件置于檢驗(yàn)平板之上，并于平板上用磁性表座及千分表對(duì)楔形端面油槽的深度進(jìn)行測(cè)量（旋轉(zhuǎn)工件）。

圖7

（5）砂輪直徑與寬度的確定：因磨削退刀槽為6mm，砂輪直徑最佳選擇在100～120mm之間，選用寬度為14mm，對(duì)兩邊端面修去1mm，使砂輪更平衡、兩邊輪廓更清晰。砂輪磨料為白剛玉，粒度為80#。

整個(gè)工裝的裝配關(guān)系如圖8所示。

圖8

三、結(jié)語(yǔ)

此端面楔形扇面油槽磨削工裝加工出的產(chǎn)品，尺寸穩(wěn)定，外形美觀，較理想地解決了看似難度極大的工藝難題。從2006年設(shè)計(jì)投入生產(chǎn)至今，該工裝一直在生產(chǎn)線上發(fā)揮它小工裝解決大難題的作用。