徐軍平， 張金橋

(常州劉國鈞高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇 常州 213025)

通過數(shù)控車數(shù)控銑的綜合運(yùn)用，以及工藝安排和裝配，加工手搖式吸氣機(jī)。僅保證裝配后的機(jī)構(gòu)能動(dòng)性，并不考慮批量加工的工藝，及工件裝夾過程中的夾具設(shè)計(jì)。

1 零件圖紙分析

加工內(nèi)容：圖紙包括車外圓，車內(nèi)孔，車螺紋，車端面，銑外輪廓，銑槽，打孔，鉸孔，攻絲。技術(shù)要求：粗糙度要求3.2，銳角倒鈍C0.2-0.3，未注倒角C0.5，未注圓角R5，螺紋允許有2 mm誤差，未注尺寸公差0.1 mm。

蝸形機(jī)殼：零件總長度為80 mm，最大外圓φ120 mm，外圓內(nèi)孔公差大多在0.02～0.04 mm之間，有平行度要求，公差0.02 mm，螺紋的精度要求為6 H。蝸形機(jī)殼零件圖如圖1所示。

圖1 蝸形機(jī)殼零件圖

端蓋：零件總長度為28 mm，最大外圓φ120 mm，外圓內(nèi)孔公差大多在0.02～0.05 mm之間，有平行度要求，公差0.02 mm。端蓋零件圖如圖2所示。

圖2 端蓋零件圖

搖桿：零件總長度為54 mm，最大外圓φ20 mm，公差大多在0.02～0.04 mm之間，表面粗糙度要求1.6。搖桿零件圖如圖3所示。

圖3 搖桿零件圖

葉輪：零件總長度為19.2 mm，最大外圓φ88.4 mm，外圓內(nèi)孔公差大多在0.02～0.04 mm之間，有平行度要求，公差0.02 mm。葉輪零件圖如圖4所示。

圖4 葉輪零件圖

支架：零件輪廓為98×100 mm，公差大多在0.02～0.04 mm之間，螺紋的精度要求為6H。 支架零件圖如圖5所示。

圖5 支架零件圖

軸套：零件總長度為101.2 mm，最大外圓φ96 mm，外圓內(nèi)孔公差大多在0.02～0.04 mm之間，螺紋的精度要求為6 H。軸套零件圖如圖6所示。

圖6 軸套零件圖

轉(zhuǎn)板：零件輪廓為60×40 mm，公差大多在0.02～0.04 mm之間。轉(zhuǎn)板零件圖如圖7所示。

圖7 轉(zhuǎn)板零件圖

轉(zhuǎn)軸：零件總長度為180 mm，最大外圓φ50 mm，外圓公差大多在0.02～0.04 mm之間，有同軸度要求，公差0.02 mm，表面粗糙度要求1.6。轉(zhuǎn)軸零件圖如圖8所示。

圖8 轉(zhuǎn)軸零件圖

裝配：支架和軸套用螺栓連接，軸套和蝸形機(jī)殼用銷和螺栓連接，蝸形機(jī)殼和端蓋用螺栓和銷連接，轉(zhuǎn)軸穿過軸套和蝸形機(jī)殼，葉輪在蝸形機(jī)殼和端蓋里面與轉(zhuǎn)軸用鍵和螺帽鏈接，轉(zhuǎn)板和轉(zhuǎn)軸螺紋連接，搖桿和轉(zhuǎn)板螺紋連接。這么多裝配中最重要的就是轉(zhuǎn)軸要同時(shí)穿過軸套和蝸形機(jī)殼，這就要求這三個(gè)件的同軸度精度很高，所以重點(diǎn)就是在加工這三個(gè)件的時(shí)候同軸度的保證。裝配圖如9所示。

圖9 裝配圖圖

2 加工工藝分析

加工工藝分析是針對圖紙中的加工部位分析出可行的方案，是一種數(shù)控加工的前期準(zhǔn)備工作，要考慮加工的合理性，符合圖紙的技術(shù)要求。主要內(nèi)容有確定工序，零件圖樣的加工順序，裝夾方法的選擇等等。

套圖加工的順序應(yīng)該是形狀簡單開粗量大的零件優(yōu)先，對裝配重要的優(yōu)先。這套圖不需要設(shè)計(jì)夾具，加工方法建立在用軟爪夾持已加工表面上。

軟爪：普通卡爪用的是45號鋼，經(jīng)過熱處理硬度很高，如果用它來夾持已加工表面肯定會(huì)留下夾痕，影響尺寸和表面質(zhì)量，所以要用鋁制的分體式卡爪，夾持部分是鋁的，活動(dòng)部分是45號鋼。在反夾的時(shí)候就可以將軟爪裝在卡盤上，用內(nèi)孔鏜刀膛出想要的尺寸和臺階，就可以將加工過的端面靠在卡爪上夾持，很容易保證零件在反夾后的同軸度和平行度公差。

2.1 支架的加工及工藝分析

支架的毛胚是104×102×45 mm的方料，材料是45號鋼。這個(gè)工件形狀簡單，做32°斜面的時(shí)候，三軸的數(shù)控銑床要花很長時(shí)間，并且要加工軸套必須先加工好支架，將支架與軸套連接，加工軸套上的方槽。所以將先加工支架。

支架的加工工藝很簡單，只需出一個(gè)加工方案。將毛胚平放至鉗，夾持100 mm或98 mm兩端，伸出41 mm，夾4 mm。先用面銑刀平20絲端面，對刀，用φ10 mm的立銑刀加工外輪廓，精加工100 mm與98 mm的長度，再銑中間寬16 mm深10 mm的槽，精加工。反夾，夾100 mm的兩面，這樣可以防止夾98 mm的面讓工件變形。伸出27 mm，加工40 mm的高度，再銑中間32°的斜面跟22 mm的槽，精加工，最后用鉆頭與絲錐加工兩M10的螺紋孔。

2.2 軸套的加工及工藝分析

軸套的材料是鋁，所給的毛坯是φ100 mm，長105 mm的鋁料，并且要將φ100 mm的鋁料加工出一個(gè)φ72 mm深71.2 mm的孔，開粗量很大，形狀簡單，并且軸套在裝配上連接支架跟轉(zhuǎn)軸蝸形機(jī)殼的重要部件，所以選擇先加工軸套。

先由數(shù)控車加工軸套，數(shù)控車需要將軸套的兩個(gè)外圓和兩個(gè)內(nèi)孔加工出來。同時(shí)軸套與轉(zhuǎn)軸和蝸形機(jī)殼在同一軸線，由轉(zhuǎn)軸連接，雖然軸套的圖上沒有要求同軸度，但如果保證裝配沒問題，同軸度必須不能錯(cuò)。設(shè)計(jì)兩個(gè)加工方法如下：

方案一：將毛胚伸出至少85 mm，裝夾至三爪卡盤，夾持毛胚φ100 mm的外圓。先用鉆頭將毛胚打穿，好加工內(nèi)孔。用90°粗車刀平2 mm的端面，并加工φ96的外圓，留余量，再用35°精車刀精加工φ96 mm的外圓尺寸。用φ16 mm的內(nèi)孔粗鏜刀粗加工φ72 mm的內(nèi)孔以及φ36 mm的內(nèi)孔，再用φ16 mm的內(nèi)孔精鏜刀精加工兩個(gè)內(nèi)孔。這樣可以在一次裝夾中加工兩個(gè)孔，所以φ36 mm與φ72 mm兩個(gè)孔的同軸度一定是對的。

為了防止在已加工的表面有夾痕，反夾用軟爪夾持φ96的外圓，將未加工的部分伸出。用90°粗車刀平端面，加工零件101.2 mm的總長。再粗加工φ73.6 mm長22.8 mm的的外圓，用35°精車刀精加工，數(shù)車部分完成。

方案二：毛胚伸出30 mm，夾至三爪卡盤，鉆頭將毛胚打穿。90°粗車刀平端面，粗加工φ73.6 mm的外圓和22.8 mm的長度，留余量，用35°精車刀精加工。換刀φ16 mm內(nèi)孔粗鏜刀加工φ36 mm的內(nèi)孔，加工深度超過30 mm即可，用φ16 mm內(nèi)孔精鏜刀精加工。

用軟爪夾持φ73.6 mm的外圓，但不能緊貼φ96 mm外圓的端面，要留有空隙，用來打表，保證平行度跟同軸度。用90°粗車刀平端面，加工101.2 mm的總長。再加工φ96 mm的外圓，用35°精車刀精加工外圓。換刀，φ16 mm內(nèi)孔粗鏜刀加工φ72 mm的內(nèi)孔，在用φ16 mm內(nèi)孔精膛刀精加工。

這兩個(gè)方案各有利弊，方案一可以保證同軸度，數(shù)銑在對刀加工軸套端面孔的時(shí)候?qū)υ讦?2 mm的孔上，那么軸套與蝸形機(jī)殼在連接后同軸度誤差很小。但是要用內(nèi)孔鏜刀一次加工兩個(gè)孔，鏜刀要伸長超過100 mm，剛度低，會(huì)有震刀的風(fēng)險(xiǎn)。在反夾后沒有地方打表來保證平行度，由于尺寸公差比較大，用的是軟爪，平行度誤差會(huì)小一些，不超過7絲即可。方案二內(nèi)孔加工的深度不高，不會(huì)震刀，雖然反夾后有空隙打表但很難做到一絲不差并且花費(fèi)時(shí)間較長，所以數(shù)控車在加工此工件時(shí)選擇方案一。

剩下的部分由數(shù)控銑完成，數(shù)銑要加工4個(gè)方槽在端面打孔跟鉸孔以及兩個(gè)螺紋孔。因?yàn)檩S套是通過4個(gè)在方槽上的螺紋孔鏈接，所以方槽與螺紋孔的位置不能歪，但軸套是個(gè)軸類零件，在加工完方槽后，加工螺紋孔的時(shí)候不一定能對準(zhǔn)方槽的側(cè)面將方槽打穿，就算能打穿如果歪一點(diǎn)點(diǎn)，螺栓也會(huì)與方槽卡住，無法旋進(jìn)去，所以要與剛做好的支架裝配在一起加工。

先將軸套平放至平口鉗，夾軸套兩端面，用鉆頭與絲錐加工軸套底部的倆螺紋孔，再用M10的螺栓像裝配圖那樣將支架與軸套連接在一起，并且連接要緊一點(diǎn)，然后夾持支架兩端100 mm的表面，用φ10 mm立銑刀加工軸套上方的兩個(gè)方槽并精加工。再將支架側(cè)放，將軸套放在平口鉗右側(cè)，將軸套左側(cè)露出，加工軸套左側(cè)的方槽，再反向，放至平口鉗左側(cè)，加工軸套右側(cè)的方槽。最后夾持支架98 mm的兩面，將軸套立起，對刀對在φ72 mm的內(nèi)孔上用鉆頭鉸刀絲錐加工軸套端面的孔與螺紋孔。

2.3 蝸形機(jī)殼的加工及工藝分析

蝸形機(jī)殼的毛胚是φ125 mm長85 mm的鋁料。數(shù)車要加工的部分是φ120 mm，φ96 mm，φ48 mm的三個(gè)外圓和φ36 mm，φ96 mm的兩個(gè)內(nèi)孔。這個(gè)工件與軸套用銷與螺栓連接，并要和軸套轉(zhuǎn)軸同一軸線，所以工件上螺栓和銷所在的軸要與φ36 mm的內(nèi)孔同軸。不然在于軸套用螺栓跟銷鏈接后兩個(gè)件的φ36 mm內(nèi)孔同軸度誤差過大導(dǎo)致轉(zhuǎn)軸無法同時(shí)連接軸套跟蝸形機(jī)殼。

方案一：由數(shù)控車先加工，夾持毛胚伸出55 mm，用鉆頭將毛胚打穿以加工內(nèi)孔。先用90°粗車刀平1 mm端面，再加工外輪廓φ48 mm，φ96 mm，用35°精車刀精加工。但要注意兩外圓的深度，因?yàn)檫@3個(gè)長度尺寸都要在反夾后才能做，所以誤差不能大。換刀，用φ16 mm內(nèi)孔粗鏜刀加工φ36 mm的內(nèi)孔，精加工。因?yàn)棣?6 mm、φ48 mm的外圓是和φ36 mm的內(nèi)孔是在一次裝夾完成的，所以同軸度有保證。反夾，用軟爪夾持φ96 mm的外圓，緊貼φ48與φ96 mm的平面。留出空隙，用來打表，保證平行度跟同軸度。用90°粗車刀平端面，加工工件總長。在加工φ120 mm的外圓，精加工。換刀，用φ16 mm內(nèi)孔鏜刀加工內(nèi)孔。

方案二：加持毛胚伸出60 mm，鉆頭打孔。平端面，加工φ120 mm的外圓，精加工。用4 mmT20切槽刀加工φ96 mm的外圓以及32 mm的長度。換刀，用內(nèi)孔鏜刀，鏜刀伸出超過80 mm，加工φ96 mm和φ36 mm的兩個(gè)內(nèi)孔，精加工。反夾，用軟爪夾持φ120 mm的外圓，在φ96 mm與φ120 mm的端面打表，用粗車刀平端面，加工總長，粗加工φ48 mm的外圓，精加工。

兩個(gè)方案都能保證φ36 mm的內(nèi)孔與φ96 mm的外圓的同軸度，但都沒法保證圖中φ48 mm的端面和右端面的平行度公差。方案一如果平行度打表打的不好，或者在反夾后平端面過切，工件32 mm，52 mm，80 mm的3個(gè)長度尺寸會(huì)一下全錯(cuò)，一次損失3個(gè)尺寸。方案二就算反夾打表不好或者平端面過切，3個(gè)長度尺寸里面總會(huì)有一個(gè)不會(huì)出錯(cuò)。最重要的是，在這個(gè)工件交給數(shù)銑后，數(shù)銑想加工φ48 mm外圓端面上的4個(gè)螺紋孔的話就要夾持φ120 mm的外圓，所以不僅4個(gè)螺紋孔要和φ36 mm內(nèi)孔同一軸線，還要和φ120 mm的外圓同一軸線。還有一個(gè)因素會(huì)影響到裝配，φ36 mm內(nèi)孔與φ48 mm端面的垂直度。因?yàn)閷⑤S套與蝸形機(jī)殼裝配在一起后，如果垂直度偏差，就會(huì)使蝸形機(jī)殼上φ36 mm的內(nèi)孔偏離軸線，影響裝配，所以方案一能保證φ36 mm內(nèi)孔與φ48 mm端面的垂直度，但不能保證φ36 mm內(nèi)孔與φ120 mm外圓的同軸度。方案二能保證同軸度但不能保證垂直度。在多次的練習(xí)實(shí)踐中決定用方案二。因?yàn)榉桨敢蛔鲗α舜怪倍缺ＷC不了同軸度，那么軸套可能都無法插進(jìn)蝸形機(jī)殼中。方案二雖然不能保證垂直度，但在裝配的時(shí)候?qū)⑤S套和蝸形機(jī)殼裝松一點(diǎn)點(diǎn)，讓蝸形機(jī)殼能歪二到三絲就可以。

選擇裝配成功率較高的方案二，剩下的部分由數(shù)銑完成。

在數(shù)控銑床上，用三爪卡盤夾持φ120 mm的外圓，保證平行度，對刀對在φ96 mm的外圓或φ36 mm的內(nèi)孔上，用鉆頭鉸刀和絲錐加工孔跟螺紋孔。在裝配的時(shí)候要讓反面的6.5 mm的槽朝上，雖然沒有尺寸上的要求但圖紙上規(guī)定了工件兩端面螺紋孔的相對位置。要做對這幾個(gè)螺紋孔的相對位置需要將蝸形機(jī)殼與軸套用螺栓鏈接起來，同時(shí)軸套與支架連接起來。平口鉗夾持支架，伸出蝸形機(jī)殼，加工蝸形機(jī)殼右端面的螺紋孔，再用φ6的立銑刀加工6.5 mm的槽，這樣就能保證6.5 mm槽能朝向工件的上方，并且兩端螺紋孔的相對位置也能保證。

2.4 轉(zhuǎn)軸的加工及工藝分析

轉(zhuǎn)軸的毛胚是φ54 mm、長185 mm的45號鋼棒料。在軸套與蝸形機(jī)殼加工完之后就已經(jīng)可以將兩個(gè)工件組裝起來，但組裝完之后要用轉(zhuǎn)軸來檢驗(yàn)軸套與蝸形機(jī)殼的同軸度誤差有多少，如果誤差過大，轉(zhuǎn)軸就無法順利裝配進(jìn)兩個(gè)φ36 mm的內(nèi)孔中。為防同軸度誤差過大，轉(zhuǎn)軸就要保持能加工的狀態(tài)來修改φ36 mm的尺寸同時(shí)又能裝配進(jìn)軸套和蝸形機(jī)殼中。出于裝配考慮就只給出一個(gè)加工方案。

將毛胚伸出50 mm，粗車刀平1 mm端面，用尾座在工件端面戳一個(gè)中心孔。松開工件，將工件伸出165 mm，因?yàn)楣ぜ斐龅拈L度很多，所以必須打一個(gè)中心孔，用頂尖來對工件加固，增加工件的剛度，切削的時(shí)候不能用90°粗車刀來粗加工，要用35°精車刀，降低切削用量來粗加工，因?yàn)檗D(zhuǎn)軸右端的螺紋直徑很小，90°粗車刀會(huì)和頂尖發(fā)生干涉，所以要用35°精車刀。將毛胚從M10螺紋一端加工至φ50 mm的外圓。在精加工φ36 mm外圓的時(shí)候就可以退出頂尖，在機(jī)床上將轉(zhuǎn)軸與軸套蝸形機(jī)殼裝配，看看轉(zhuǎn)軸能不能同時(shí)伸進(jìn)兩個(gè)φ36 mm的內(nèi)孔中，直到能成功裝配為止。同時(shí)因?yàn)棣?6 mm外圓是摩擦面，所以要注意表面粗糙度，要提高轉(zhuǎn)速，降低進(jìn)給。M10的螺紋采用板牙加工的，雖然會(huì)有歪的時(shí)候，但這就要看經(jīng)驗(yàn)，也可以用螺紋刀加工。反夾，用軟爪夾持φ36 mm外圓，在φ50 mm外圓上打表，根據(jù)尺寸公差來看平行度與同軸度要打在兩絲之內(nèi)，要花時(shí)間。加工M12的螺紋和φ22 mm的外圓。

數(shù)車部分加工完，數(shù)銑在轉(zhuǎn)軸上只要加工一個(gè)鍵槽就可以完成工序。

2.5 葉輪的加工及工藝分析

葉輪的毛胚是φ95×24 mm的45號鋼的鐵件。這個(gè)工件是由數(shù)銑完成。雖然表面復(fù)雜但通過電腦繪圖編程很快就能做完。這個(gè)工件有幾個(gè)要注意的地方：①在工件中間φ16 mm的孔上端有一個(gè)5 mm的槽，這個(gè)φ16 mm的孔和槽要和工件的4條花紋一起加工，不然之間的相對位置會(huì)錯(cuò)，不能在反夾的時(shí)候加工；②在加工完中間φ16 mm的孔之后要試一下能不能和轉(zhuǎn)軸φ16 mm的外圓裝配；③花紋底面和端面的平行度需要注意，在裝配之后葉輪要轉(zhuǎn)起來，如果平行度誤差過大會(huì)影響美觀。

將工件夾至數(shù)銑上的三爪卡盤上，夾4 mm，伸出20 mm。用面銑刀平端面。用φ10的立銑刀加工外圓和花紋，精加工，再加工φ16 mm的孔，再用φ4 mm或φ5 mm的立銑刀加工槽。反夾，打平行度，用面銑刀加工反面。

2.6 端蓋的加工及工藝分析

端蓋的毛胚是φ125×32 mm的圓柱，材料是45號鋼。數(shù)車先加工，將毛胚伸出19 mm，鉆頭將毛胚打穿。粗車刀平端面，加工φ56 mm的外圓，精加工，用內(nèi)孔鏜刀加工φ24 mm的內(nèi)孔。反夾，用軟爪夾持φ56 mm的外圓，留有空隙用來打表。粗車刀平端面，加工φ120 mm的外圓，精加工，數(shù)車部分做完。

數(shù)銑用三爪卡盤夾持φ56 mm的外圓，對刀對在內(nèi)孔外圓都可以，用鉆頭和鉸刀加工6個(gè)孔。

2.7 轉(zhuǎn)板的加工及工藝分析

轉(zhuǎn)板所給的材料是規(guī)格為64 mm×44 mm×18 mm的鋁料。全都由數(shù)控銑加工，將毛胚夾持44 mm的一邊在平口鉗上，夾持3 mm。面銑刀平端面，用立銑刀加工外輪廓，因?yàn)閵A持少，剛度低，所以不能有太大的切削力。用鉆頭和絲錐加工螺紋。反夾，夾持40 mm的兩面，伸出4 mm，平端面，去余量，精加工轉(zhuǎn)板高度。

2.8 桿的加工及工藝分析

搖桿的材料是φ24 mm、長58 mm的鋁料。全都由數(shù)控車加工。夾持在三爪卡盤上，伸出43 mm，平端面。加工外圓，多加工1 mm。

夾持φ20 mm的外圓，伸出至少15 mm，加工螺紋的一端。要注意反夾后的同軸度誤差，如果同軸度誤差過大，在加工倒角的時(shí)候會(huì)有毛刺，影響外觀。平端面，加工總長。用35°車刀加工外圓以及退刀槽和倒角。用螺紋刀加工螺紋。

3 裝配及注意事項(xiàng)

在所有裝配前都要先清理工件，將鐵屑和冷卻液吹掉，用布或紙巾擦拭工件，看看工件的表面有沒有毛刺，如果有毛刺就要用刮刀或銼刀去除。在使用刮刀銼刀的時(shí)候要注意不要刮傷工件表面，特別是零件活動(dòng)接觸的表面。有些零件裝配時(shí)要用到軸承或回轉(zhuǎn)類零件，可以適當(dāng)加一些潤滑油。在處理完這些之后將工件放在固定的干凈的地方，鋪上一層布。必要的話要戴上手套，以防止手上和桌上有鐵屑，或與其他工件碰撞。螺栓螺帽鏈接的時(shí)候不能用太大的力，影響拆卸，也不能太松，會(huì)使工件不穩(wěn)定。加工時(shí)裝配的要再拆開來，再清理去毛刺。裝配步驟如下：

(1)先將軸套和蝸形機(jī)殼用銷初步連接，再用4個(gè)M8的螺栓連接；

(2)支架和軸套用兩個(gè)M10的螺栓連接，要注意軸套和支架的相對位置，不能裝反；

(3)轉(zhuǎn)軸摩擦表面抹一層薄薄的油膜，穿過軸套和蝸形機(jī)殼，如果同軸度有誤差轉(zhuǎn)軸無法同時(shí)穿過蝸形機(jī)殼，要松一下軸套和蝸形機(jī)殼鏈接的螺栓，微微調(diào)整下蝸形機(jī)殼的位置，前提是工件加工時(shí)形位公差和孔的尺寸差的不是很多，同時(shí)穿過軸套和蝸形機(jī)殼后，慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)軸，試一下阻力大不大，同時(shí)旋緊螺栓，適量的預(yù)緊力就行；

(4)鍵和轉(zhuǎn)軸連接，將鍵安裝進(jìn)鍵槽；

(5)轉(zhuǎn)軸和葉輪鏈接，鍵穿過葉輪的鍵槽；

(6)用M10螺帽將葉輪和轉(zhuǎn)軸固定，不能用力，葉輪和蝸形機(jī)殼摩擦力過大影響工件表面質(zhì)量和工件運(yùn)轉(zhuǎn)的流暢性；

(7)端蓋和蝸形機(jī)殼用4個(gè)M6螺栓連接；

(8)轉(zhuǎn)板和轉(zhuǎn)軸螺紋連接；

(9)搖桿和轉(zhuǎn)板螺紋連接；

(10)轉(zhuǎn)動(dòng)搖桿，手放在端蓋端面及蝸形機(jī)殼頂端，感受風(fēng)的大小和走向，風(fēng)小的話，適當(dāng)旋緊端蓋和蝸形機(jī)殼的連接螺栓。