高鹏 GAO Peng
（广东省城市建设技师学院，广州 510520）
摘要： 本文通过对扁体十字孔三件套零件图和装配图的分析，在CK6136S型数控车床上利用四爪卡盘，为保证两套装配图的要求，合理安排加工工艺，不仅扩大了数控车床的加工范围，而且保证了装配图的要求。
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关键词 ： 扁体十字孔零件；四爪卡盘；加工工艺；数控车床
中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）17-0117-03
作者简介：高鹏（1982-），男，河南新乡人，毕业于天津工程师范学院，研究方向为数控加工的应用。
0 引言
在发动机生产制造行业中，其活塞处的扁体和十字孔零件，通常需要车削完成后，再进行扁体的铣削，进行流水作业，旨在提高生产效率，但由于是工序分散加工，往往造成装配时由于零件的形位误差导致装配误差过大，影响发动机的质量。
在数控车床中，才用工序集中原则，利用四爪单动卡盘，合理安排加工工艺，提高了零件的装配精度。
1 零件图分析
从图1、图2、图3中可以看出，该组零件图中包含件1、件2和件3。
件1为一扁体零件，内孔为阶梯孔，形状简单但长度较长；扁体两侧面有平行度公差要求，在扁体上需加工十字孔，十字孔轴线与扁体两侧面有垂直度要求，加工难度较大。
件2为一阶梯轴，形状相对简单，但有十字孔加工要求及与件1的装配要求。
因此，件3长径比较大，为一细长轴，加工时特别需要注意工件的整体刚性和锥度误差。
2 装配图分析
从第一组装配图可知，该组装配形式要求扁体零件与阶梯轴零件进行配合，细长轴从任意一侧都能同时穿过扁体零件与阶梯轴零件上的十字孔。因此对扁体零件与阶梯轴零件上十字孔的同轴度要求较高。
从第二组装配图可知，该组装配形式，要求扁体零件与阶梯轴零件拆开，细长轴同时从前两者的十字孔中穿过，同时要求，扁体零件与阶梯轴零件的底面处于同一水平位置，因此对两者之间底面的平行度要求较高。
3 加工工艺的制定
经过对该组零件装配图与零件图的分析，可以看出，其中扁体零件的加工难度最大，阶梯轴零件次之，细长轴零件难度相对较小，再根据三者之间的装配关系，笔者做出以下工艺方案的制定。
3.1 加工细长轴零件
考虑到三个零件装配时可能会出现的误差，因此细长轴零件的直径，应参照零件图中的下偏差来加工，同时应兼顾解决零件的锥度误差。
3.2 加工阶梯轴零件
考虑到第一组和第二组装配图中，阶梯轴零件与扁体零件的十字孔有着同轴度的要求，因此，先加工阶梯轴零件的外表面，同细长轴一样，此时需注意阶梯轴直径尺寸应参照零件图中的下偏差来加工；为保证两个零件的十字孔同轴度要求，阶梯轴上十字孔部位与扁体零件的十字孔同时加工，以满足第一组装配图的装配要求；为保证第二组装配图中，扁体零件的底面与阶梯轴底面处于同一水平面上，阶梯轴底面需钻出中心孔，在切断时，长度方向上应保留足够的加工余量。
3.3 加工扁体零件
先加工扁体零件的内孔部分，将阶梯轴装配进去，使用活顶尖顶住中心孔，将扁体与阶梯轴零件的装配端平面同时车平；之后切断工件，切断同时保证扁体零件的长度余量。
之后调头装夹、使用百分表找正，装夹时应注意扁体零件与卡盘之间应保留足够空隙，以便使用千分尺精确测量扁体零件的长度，为保证十字孔的位置精度做好准备。
为保证使用四爪卡盘装夹时，不因夹紧力过大夹伤零件已加工表面，笔者准备了两块平面度和平行度较好的钢板和两块带有一定曲率厚度为2mm的45#钢片。
四爪卡盘装夹扁体，使用百分表找正，保证扁体侧面与内孔轴线的垂直度，车削一侧平面，之后钻中心孔，钻孔并车削?覬20mm的十字孔，使用内径百分表保证尺寸精度和与细长轴的装配。之后拆卸工件，在拆卸工件时，只需松开相邻两个卡爪并记下卡爪的位置。
已加工的侧面朝主轴方向再次装夹，同时保证零件与卡盘之间有足够间隙使用千分尺测量扁体的厚度，夹紧之前松开的两个卡爪，并使用百分表找正，方法同第一个侧面，找正后车削第二个侧面，并保证扁体的厚度。
4 零件的加工
4.1 细长轴的加工
在加工时注意在长度方向上至少测量三个点，保证零件的圆柱度，如图6所示。
在加工过程中，发现锥度为0.05mm，为解决锥度误差，在程序中，将N2 X20 Z-85.5修改为N2 X20.05 Z-85.5，直至加工完成。由于加工程序和刀补值的修调改过程较为简单，在此不做赘述。
4.2 阶梯轴的加工
加工阶梯轴外表面程序如表1所示。
加工完毕后切断，切断前可钻出中心孔，或装配在扁体上之后钻中心孔。
4.3 扁体的加工
方案一：
方案一如表2所示。
方案二：
加工扁体之前，可预先车削一支，与扁体中?准20内孔相配合的小锥度心轴，在使用磁力表座和百分表找正并加工扁体第一个侧平面，完成?准20内孔加工后，将小锥度心轴与?准20内孔紧密配合，小锥度心轴远端对于扁体两个侧面的平行度误差有放大作用，可使用磁力表座和百分表进行第二个侧平面的找正，完成扁体的第二个侧平面加工，并使用千分尺保证扁体的尺寸精度。
经检验，三个工件的尺寸公差均在零件图设计的范围内；同时满足了第一组和第二组装配图的要求。
5 方案总结及效果分析
扁体加工的第一种方案，对操作者使用量具的熟练程度要求较高，虽然可保证扁体的尺寸和形位公差要求，但耗费较多的辅助时间。
扁体加工的第二种方案，则利用小锥度心轴远端，对扁体形位公差的放大作用，将繁杂的扁体侧面找正，转换为较为简单的圆柱面的找正，不仅可降低操作者对量具使用熟练程度的要求，保证加工精度要求，而且可大大提高生产效率。
数控车加工过程中，在加工辅具、夹具等条件不足的情况下，利用四爪单动卡盘和自制夹具，使原本数控车床不仅可以进行曲面加工，也可以实现零件的平面铣削加工，通过采用用合理的加工工艺，降低对操作者技能水平的要求，既可完成工件的加工精度，又扩大了数控车床的适用范围。
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参考文献：
[1]GSK980TD车床CNC使用手册.广州数控设备有限公司.
[2]车工技师手册[M].机械工业出版社.
[3]李研.国内外数控车床可靠性对比分析[D].吉林大学，2006.