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160F柴油机连杆两螺栓孔平行度的保证 |
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作者：常州华新机械厂 周荣华 |
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1 概述
160F柴油机的连杆是由连杆体和连杆盖两部分组成的。连杆体与连杆盖是通过螺栓和螺母连接的。由于连杆在工作过程中受到急剧变化动载荷的作用，且这一动载荷又传递到连杆体和连杆盖的两个螺栓及螺母上，因此除了对螺栓及螺母有所要求外，对于安装这两个螺栓的孔也有比较高的要求。160F柴油机连杆装配技术要求规定，两螺栓孔在互相垂直的两个方向的平行度在100mm长度上公差为0.15mm。加工两螺栓孔是在Z535立式钻床上使用多轴箱和钻模来实现的，其结构简图如图1所示。加工两螺栓孔时，连杆以小头孔、大头孔端面和侧面定位，先拧动螺钉2,将连杆盖压向连杆体，然后旋转梅花手柄，压块3推动连杆，使其侧面紧靠挡铁4,向下压手柄5,螺杆带动螺母压紧开口垫片6,将连杆紧紧压在定位垫片7上，这样就实现了连杆的定位和夹紧。打开电源，启动钻床，钻床主轴将旋转运动传递给多轴箱，带动多轴箱上的钻削主轴，进行两螺栓孔的钻削加工。在实际加工时，两螺栓孔在互相垂直的两个方向上的平行度无法达到技术要求，特别是在垂直于大头孔端面的平面内的平行度更难以实现。通过对多轴箱和钻模的结构仔细分析和加工过程的反复试验研究，找出了影响两螺栓孔平行度误差的因素，确定了多轴箱和钻模的制造方法和安装方法，保证了两螺栓孔在互相垂直的两个方向上的平行度要求。
图1
2 两螺栓孔平行度加工误差分析
1) 多轴箱箱体加工精度的影响
多轴箱通过导向杆与钻模的夹具体相连。这样多轴箱钻削主轴与钻模夹具体上钻套的相互位置精度就决定了连杆两螺栓孔的加工精度。通过多次测量，发现钻削主轴轴心线与导向杆之间的距离始终大于相应钻套中心线与导向杆之间的距离0.12mm左右。同时,通过对图2所示的多轴箱箱体支承钻削图2箱体零件示意图主轴的轴承孔同轴度误差较大(导致支撑轴承不同轴，使钻削主轴发生弯曲变形或倾斜)，这主要是由于两面轴承孔加工时的基准面不一致，铣削后的两基准面平行度误差为0.10毫米。
图2
2) 钻套制造误差的影响
钻套的同轴度误差螺栓孔的直径为φ8,选择T10A钻套孔的直径为φ7.8,钻套的孔径较小，钻套的加工采取了钻、铰工艺，然后进行热处理，热处理变形较大，而外圆则是经过磨削加工的，这样就导致钻套孔与外圆的同轴度误差。
钻套孔的尺寸的精度影响由于钻头与可换钻套之间有间隙，导致钻头在加工螺栓深孔时发生了偏斜，其偏移量大小主要取决于刀具引导部位与钻套的最大配合间隙及螺栓孔的深度。
3) 刀具的影响
刀具的刚度影响加工螺栓孔所使用的是直径较小的加长钻头，其刚度较差。钻头在钻削螺栓深孔时的轴向走刀抗力较大，易发生弯曲，使钻头引偏，从而导致螺栓孔的中心线发生比较严重的歪曲。
刀具的刃磨影响钻头的两个主切削刃刃磨得不对称时，作用在两个主切削刃上的切削力就不一样，从而导致加工时钻头引偏，进而就影响螺栓孔的中心线的位置精度。
4) 加工工艺的影响
为了提高生产效率，同时考到螺栓孔径较小，工厂在连杆螺栓孔的加工时采用的加工工艺为钻和铰。钻削螺栓孔所形成的中心线歪斜是不能被铰孔工序纠正的，为此必须重新制定螺栓孔的加工工艺。
5) 安装方法的影响
多轴箱是通过套筒与立钻主轴相连的，钻模是放在立钻工作台上的，多轴箱与钻模是由导向杆连接的，将多轴箱和钻模单独安装或者在多轴箱与导向杆的上端接触的情况下，安装钻模，虽然从表面上看它们是安装好了，多轴箱与钻模的相对位置也确定了，但实际上将多轴箱沿导向杆往下移时非常困难，甚至会卡住。当卸下导向套看时，会发现导向套内孔严重拉毛，这主要是将钻模安装到工作台时的位置发生变化引起的。
为了保证螺栓孔在互相垂直两个方向的平行度，必须采取有效的措施消除上述各类误差的影响。
3 提高两螺栓孔平行度加工精度的措施
1) 多轴箱箱体铣削加工后，必须对前面和后面进行刮削加工(由于箱体是铝合金的，不能采用磨削加工)，保证前面和后面的平行度要求。另外，根据多轴箱箱体在实际安装时的状态选择基准加工孔系，按照左导向孔、主轴孔和右导向孔的顺序加工，并使钻模上的导向孔、钻套孔也是按同样的顺序进行加工，从而确保多轴箱箱体上的孔与钻模上的孔的位置关系。
2) 为提高钻套的制造精度，选择40Cr作为钻套材料，从而减小热处理变形，同时钻套采用钻、扩和磨的加工工艺。通过扩孔纠正钻孔时的中心线歪斜。淬火后，先磨削钻套内孔，再用内孔定位磨削外圆，从而保证内孔和外圆的同轴度。根据专门生产的钻头，选择相应的钻套内孔配合尺寸，使钻套与钻头之间的间隙尽可能小，提高导向精度。
3) 减少钻削的轴向力，减少钻头的弯曲，也就减少了钻头的引偏。
·钻头的刃磨必须正确，两个主切削刃必须磨得对称。
·采用较小的走刀量。
·采取特殊的润滑装置，正确地使用冷却液(还可以清除定位面上的切屑对定位精度的影响)。
3) 螺栓孔的加工工艺改为钻、扩和铰。扩孔能够修正被加工孔中心线的歪斜，这样的工艺措施便于保证螺栓孔的加工精度要求。
5) 利用刀具确定多轴箱对钻模的相对位置。先将刀具装到多轴箱上的钻削主轴内，然后移动多轴箱，将刀具插入钻模的钻套内，而后再把钻模固定在机床工作台上，这样就保证了多轴箱与钻模的相对位置。通过采取上述一系列措施，最终确保了两螺栓。(end)
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(11/16/2006) |
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