2023年7月17日发(作者：)

《装备制造技术））２０１４年第４期　高精度斜孔零件的加工原理及加工方法　刘　存　（中航工业北京航空制造工程研究所保密部，北京１０００２４）　摘要：以斜孔零件为例，分析高精度斜孔零件的加工原理及加工方法。通过对定位基准、装夹找正方法选择等的讲述，　对高精度斜孔类零件的加工过程进行了描述，并对相应解决方案的优缺点进行比较，找出加工斜孔零件的通用方法。　关键词：高精度斜孔；基准转换；找正球；寻边器　中图分类号：ＴＨ１６２　文献标识码ｉＢ　文章编号：１６７２—５４５Ｘ（２０１４）０４－０１７７—０２　在一些工件上要加工中心线与工件上某一个或　几个平面成一定角度关系（９０ｏ除外）的斜孔。高精度　斜孔零件是指零件中不仅有斜孔，而且对斜孔的尺　寸公差、形位公差及表面光洁度有较高要求的零件。　高精度斜孔零件在通用设备中使用的比较少，但在　专用机床、泵体等涉及较高精度的场所中应用的还　比较广泛。高精度斜孔零件的加工涉及基准和空间　角度的转换，涉及多道工序、多次装夹、多次找正，无　论是用普通机床加工还是用加工中心加工，在加工　过程中，都存在一定的难度。本文从典型零件出发，　对高精度斜孔零件的加工原理进行分析，找出高精　度斜孔零件通用的加工方法。　２　高精度斜孔零件Ｊｊｎ－ｒ的加工实例　２．１零件介绍　该零件（定位板，见图１）为某专用机床找正用的　工装。专用机床通过找正该定位孔中的心轴，确定专　用机床主轴的角度，斜孔的精度决定着专用机床的　精度。因此，图纸对该斜孔的尺寸公差，表面光洁度　及形位公差的要求都很高。　图１定位板整体图　１　高精度斜孔零件的加工思路　斜孔类零件的加工，需要将孔的轴线与机床主　轴的轴线重合后在轴线方向上进给。由于斜孑Ｌ的中　心线与某个平面成一定的角度关系，给工件的装夹　和调整带来了许多的困难；装夹和调整后，孔的轴线　与机床主轴轴线重合，必然会使零件的设计基准与　加工基准不统一，找到原来的基准比较困难。同时，　由于斜孔的孔端截面为椭圆，在加工斜孔的孔口时　形成单边切削，影响斜孔的加工质量。加工含有高精　度斜孔零件的基本思路：　（１）选择合适的加工工艺路线；　（２）选择合适的加工基准并与设计基准之间建　立联系；　２．２主要技术要求及加工工艺路线　图２、图３所示为定位板的样图，零件外形尺寸为　１６５×１５０×３３　Ｉｎｍ，材料为Ｔ１０，硬度为５５—６０ＨＲＣ。　由工件样图可知，斜孔的孔径为　１７Ｇ７（＋０．０２４，　＋Ｏ．Ｏ０６），与端面垂直度为Ｏ．０１，光洁度为１．６。其中　图纸尺寸为定位板中心即　３０Ｈ７（＋０．０２１，Ｏ）孔中　心到Ｄ面与　１７Ｇ７（＋ｏ．０２４，＋Ｏ．ｏ０６）孔的中心线交　点在Ａ—Ａ旋转４０ｏ内的距离为６０．９５４－ｔ－Ｏ．０４，　１７Ｇ７　（＋０．０２４，＋Ｏ．００６）孔轴线与　３０Ｈ７（＋０．０２１，０）孔轴　线在Ａ—Ａ旋转４Ｏ。内投影的夹角为３５ｏ，　１７Ｇ７　（＋０．０２４，＋０．００６）孔轴线与Ｂ—Ｂ剖面在Ａ面内投影　的夹角为４０。。图中要求斜孔的光洁度为１．６，普通　镗（铣）床加工不能满足形位公差的要求。考虑　１７Ｇ７（＋０．０２４，＋Ｏ．００６）斜孔加工的工艺路线为：　（１）热。退火；　（３）旋转零件，旋转机床主轴，保证机床主轴的　（２）钳。划孔、各面位置线；　轴线和斜孔的轴线重合；　（３）粗铣。铣外形各面留适当余量，加工孔　（４）重新找正确定斜孔的中心位置；　１７Ｇ７、３０Ｈ７留余量，加工Ｄ、Ｄ１面留余量，其余　（５）加工孔。　至要求；　收稿日期：２０１４－－０１０—０６　作者简介：刘存（１９８Ｏ一），男，河南人，工程师。学士学位，研究方向：机械设计制造及自动化。　１７７　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｎｏ．４，２０１４　　（４）磨。磨外形至要求，要求各面垂直平行在　准统一后才能加工。图纸中　１７Ｇ７（＋０．０２４，＋０．００６）斜孔的尺寸是从　０．０１以内；　工件中心给出。主轴旋转后直接找正工件中心将比较　（５）钳。重划孔、～划各面位置线；　（６）镗磨。镗磨　３０Ｈ７（＋Ｏ．０２１，０）、　１７Ｇ７　困难。因此应建立具备以下特性的的辅助基准点：　啦　＿；　（＋Ｏ．０２４，＋０．００６）孔；镗磨Ｄ、Ｄ１面。　（１）主轴旋转前后能找到该点；　（２）主轴旋转前后能与工件中心建立联系。　在空间中，旋转前后能方便的找到同一个点，常　用的工装是找正球。　旋转前，将找正球固定在转台上，用百分表找正　工件中心线与Ａ面的交点和球体的中心并记下相对　位置坐标；主轴旋转后，用百分表再次找正球体的中　南隰　斛　．　，；，，，～一　８尚鹏端　图２定位板剖面图　图３定位板Ｂ向局部图　２．３定位基准的选择　定位基准直接影响工件的加工质量。斜孔中心　线的基本位置尺寸从工件中心　３ＯＨ７（＋０．０２１，０）孔　中心给出，工件外形经过磨削加工后，平面度和尺寸　公差都较好，Ａ１（与Ａ面平行的大面）面面积大，定　位可靠，所以选Ａ１面作为斜孔加工的定位基准面。　通常把与斜孔有角度关系的面作为导向面。由工件　的样图可知，斜孔中心线与工件中心线成３５。角，所　以选工件中心线且与Ａ—Ａ剖面平行的平面Ｍ作为　斜孔加工的导向面。至于斜孑Ｌ中心线与工件中心的　尺寸可以通过调整主轴中心线获得。　２．４装夹方法　加工斜孔类零件需要将孔的轴线与机床主轴的　轴线重合，即将空间角度的孔转化为在机床主轴平　面内进给的孔。　建立图４模型：ＯＢ与坐标系ｘ轴平行，ＯＦ与ｚ　轴平行，ＯＤ与Ｙ轴平行，Ｏ０”为斜孔的中心线。当立　方体在水平面内绕ＯＤ轴旋转　１，在竖直平面内绕　０逆时针旋转　时斜孑Ｌ的轴线就与ＸＯ”Ｙ平面平　行，且与ＸＯ”Ｚ平面垂直。孔即可按直孔加工。　图４斜孔中心空间模型图　按照上述思路，将零件中心与转台中心重合，转　转台带动零件旋转，机床主轴旋转角度即可保证机　床主轴中心与斜孔轴线重合。　２．５找正基准、方法的选择（基准转换）　按照上述方法装夹后，需将设计基准和加工基　１７８　心，根据刚才记下的坐标上下前后左右移动机床工　作台面，使机床主轴轴线再次指向工件中心线与Ａ　面的交点。转台旋转，零件前后左右移动坐标，使机　床主轴轴线与斜孔轴线重合加工斜孔。　此外，也可以用寻边器来辅助找正。主轴旋转　后，将寻边器固定在主轴上，使寻边器轴线和机床主　轴的轴线重合。寻边器头上小球的半径为ｒ。主轴转　动角度后，用寻边器探测与Ａ面垂直且互相垂直的　两个坐标平面及Ａ面，此时机床数显（ｘ，ｙ，ｚ）均清　零，走坐标（８５＋ｒ，８２．５＋ｒ），Ｚ向移动ｒ，使寻边器轴线　与机床主轴轴线指向工件中心线与零件上表面的交　点。其它和用找正球找正一样。　找正球找正，找正误差由人的视觉误差、找正球　的精度误差、表的精度误差共同组成。另外，主轴旋　转后确定找正球的中心误差会比较大，尤其是确定　找正球中心ｚ向坐标的误差会更大。用寻边器找正，　精度由寻边器的精度及钻夹头的精度共同决定，找　正零件的侧面也比较容易，同时剔除了人的视觉误　差，使用起来会比较方便。　２．６斜孔的镗削加工　镗磨精加工斜孔，不存在下述问题。若用镗（铣）　床精加工斜孑Ｌ，为了提高镗床的加工质量，在粗镗加　工结束后，用较小的力对工件进行装夹，可减少夹紧　变形引起的加工误差。　３　结束语　加工高精度斜孔零件时，应根据使用的要求，选　择合理的工艺路线加工，选择合适的基准装夹，经过　基准转换，确保零件的精度和形位公差要求。　参考文献：　［１】机械工业职业技能鉴定指导中心．镗工技术ｔＭ］．北京：机械　工业出版社，２０００．　［２】徐耀信．机械加工工艺及现代制造技术［Ｍ】．成都：西南交通　大学出版社，２０ｏ５‘　（下转第１９４页）　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｎｏ．４，２０１４　（４）在对排放烃类气体的安全阀出口管道进行　最大限度的发挥，从而为装置的安全运行提供可靠　设计时，必须设置相应的灭火蒸汽管或是氮气管，而　保障。　重组分气体安全阀的出口管道应当接火炬管网。　　（５）在设计时，应当避免可能造成排放管阻塞的　参考文献：１】尹伊君．有关石油化工装置的管道设计与工艺探讨【Ｊ】．中国　情况发生，如果有必要的话应当设置排泄孔，借此来　【石油和化工标准与质量。２０１２（１０）：９３．　防止雨雪、冷凝液等在排放管中积聚。必须注意的　是，安全阀排放应当导至安全的地点，尤其是危险介　质的排放及疏液。　［２］马峻．结合实例分析石油化工装置工艺管道设计的合理　性【Ｊ】．中国石油和化工标准与质量，２０１３（ｏ５）：８０．　【３】张博，穆柯．浅谈安全ｆ两在石油化工及管道上的安装设　置【Ｊ】．中国石油和化工标准与质量，２０１３（１９）：５３．　［４】王海燕．浅析化工装置安全阀进、出口配管的设计田．化工　管理，２０１３（１４）：２４８．　３结束语　５】陈汉玉．石油化工装置安全阀的配管设计【Ｊ】．中国新技术新　总而言之，在化工生产中，化工装置的运行安全　［产品，２０ｌ１（ｏ４）：２２３—２２４．　性尤为重要，而想要进一步确保装置的安全、可靠、　６】张旭江，牛晓彦．化工装置中蒸汽管道的设计［Ｊ】．科技致富　稳定运行，就必须做好安全阀的安装及其管道设计　［工作。只有选择最适合化工装置的安全阀类型，并对　管道进行合理设计，才能真正使安全阀的作用得以　向导，２０１２（２６）：２７９．　［７】孙秀敏，张敏．石油化工装置设计与安全［Ｊ】＿甘肃科技，　２００９（０３）：３８－４０．　Ｔｈｅ　Ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｓａｆｅｔｙ　Ｖａｌｖｅ　ａｎｄ　Ｐｉｐｅｌｉｎｅ　ｉｎ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｐｌａｎｔ　Ｄｅｓｉｇｎ　ＺＨＯＵ　Ｗｅｎ－ｃａｉ　，ＬＩ　Ｐｉｎ＃　（１．Ｆｏｓｈａｎ　Ｗａｌｔ　Ｇａｓ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｆｏｓｈａｎ　Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　５２８２４１；　２．Ｔｈｅ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｇａｓｅｓ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　５　１０３８０，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｐｌａｎｔ　ｉｓ　ｏｎｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｓｓｅｎｔｉｌ　ａｉｎｄｕｓｔｒｉｌ　ｐｒａｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｐｌａｎｔ　ｂｅｃａｕｓｅ　ｔｈｅ　ｖａｓｔ　ｍａｊｏｒｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｅｄｉａ　ｈａｖｅ　ｆｌａｍｍａｂｌｅ，ｈｉｇｈｌｙ　ｃｏｒｒｏｓｉｖｅ，ｔｏｘｉｃ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ＳＯ　ｔｏ　ｅ￣ｕｒｅ　ｔｈｅ　ｓａｆｅｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｅｖｉｃｅ　ｉｓ　ｖｅｒｙ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ．Ｉｎ　ｈｅ　ｔｃｈｅｍｉｃａｌ　ｐｌａｎｔ，ｔｈｅ　ｍｏｓｔ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｒｏｌｅ　ｉｓ　ｔｏ　ｅｎｓｕｒｅ　ｈｅ　ｔｓａｆｅｔｙ　ｖａｌｖｅ　ｄｅｖｉｃｅ　ｓｅｃｕｒｉｔｙ．Ｆｏｒ　ｈｉｔｓ　ｒｅａｓｏｎ，ｔｈｅ　ｓａｆｅｔｙ　ｖａｌｖｅ　ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ　ｔｃｈｎｉｅｑｕｅｓ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｆｒｏｍ　ｈｅ　ｃｈｅｍｉｔｃａｌ　ｐｌａｎｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｔａｒｔ　ｏｆｔｈｅ　ｉｎｌｅｔ　ｖａｌｖｅ　ｎｄ　ｏｕｔａｌｅｔ　ｐｉｐｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｅｘｐｅｃｔ　ｔｏ　ｂｅ　ａｂｌｅ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｓｅｃｕｒｉｔｙ　ｏｆ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｆａｃｉｌｉｔｉｅｓ　ｈａｖｅ　ｓｏｍｅ　ｈｅｌｐ　ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｉｓ　ｓｔｕｄｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｐｌｎｔ；ｓａｆｅｔａｙ　ｖａｌｖｅ；ｐｉｐｅｌｉｎｅ　ｄｅｓｉｇｎ　（上接第１７８页）　Ｔｈｅ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ａｎｄ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　Ｈｉｇｈ　Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　Ｓｌａｎｔ　Ｈｏｌｅ　Ｐａｒｔｓ　Ｕｕ　Ｃｕｎ　（Ａｖｉｎ　Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００２４，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ａ　ｓｌｎｔａ　ｈｏｌｅ　ｐａｒｔｓ　ｓａ　ｎ　ａｅｘａｍｐｌｅ，ａｎａｌｙｓｅｓ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｎｄ　ａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆ　ｏｈｉ　ｈ　ｇｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　ｓｌｎｔａ　ｈｏｌｅ　ｐａｒｔｓ，ｔｈｒｏｕｇｈ　ｈｔｅ　ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ，ｃｌａｍｐｉｎｇ　ｃｅｎｔｅｒｉｎｇ　ｍｅｈｔｄ　ｏｃｈｏｉｃｅ　ｂｏｕｔａ，ｍａｃｈｉｎｉｎｇ　ｐｒｃｅｓｏｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｏｂｌｉｑｕｅ　ｈｏｌｅ　ｐａｒｔｓ　ａｒｅ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ　ｉｎ　ｄｅｔａｉｌ，ａｎｄ　ｃｏｍｐａｒｅｄ　ｔｈｅ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｎｄ　ａｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｆ　ｈｅ　ｔｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｐｌｎ，ｇｅｎｅｒａａｌ　ｍｅｔｈｏｄ　ｔｏ　ｉｆｎｄ　ｏｕｔ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｈｏｌｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｈｉｈ　ｇｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　ｓｌａｎｔ　ｈｏｌｅ；ｄａｔｕｍ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ｌｏｏｋｉｎｇ　ｆｏｒ　ｈｅ　ｔｂａｌｌ；ｅｄｇｅ　ｄｅｔｅｃｔｏｒ　１９４