带偏心锥孔锁定套如何加工

在风力发电机组的锁定装置中，应用最为广泛的一类锁定套就是锥孔类零件，这种零件能较好地锁定风机，但是其制作工艺相对复杂。为了保证零件在使用过程中的质量可以符合技术要求，需制订一套合理、高效的加工工艺和加工方法。1锁定套尺寸我公司生产的风力发电机组附件中，锁定套的最大加工难度为11.3°偏心锥孔（见图1），主要表现为锥孔与外圆3mm的偏心量及锥角偏差，以及锥孔表面粗糙度和硬度要求，成品检测接触面积60%以上，这些都不易保证。

图1锁定套工件成品尺寸2加工路线设计该零件属于回转体工件，一般采用车床加工。但传统的加工方法很难保证关键部位的技术要求，经过反复实践摸索，确定了如下工艺方案：毛坯锻造→粗车→划线→粗车偏心孔→调质→半精车外圆→钻定位孔→精车偏心锥孔→表面淬火→磨偏心锥孔→检验→锥孔倒角→划线→精车→铣腰型孔→钳工打磨。按以上工艺路线，既要保证锥孔尺寸和表面粗糙度，满足60%以上的接触面积要求，又要保证锥孔偏心量和相互位置关系。为此，必须设计专用的偏心夹具和钻模工装。3专用偏心夹具及钻模设计偏心夹具的作用是为了满足在普通卧车上加工偏心3mm的锥孔，按照常规的设计理念，通常使用工件大外圆与夹具的偏心内孔来完成配合定位，两者均设定严格的尺寸公差来获得较小的配合间隙，并且在锁紧套端面的6个30°腰型孔中心位置预加工合适的定位孔，用于确定工件在夹具中的偏心位置并依靠螺钉压紧工件。方法虽然简单，但也存在一定的弊端，当工件较重并且定位基准的直径较大时，紧密的配合间隙（0.02～0.03mm）使工件的定位和安装都比较困难，尤其是从夹具上卸下工件时，需要使用顶丝等辅助工具，费时费力。操作者反馈很不满意，急需改进偏心夹具的结构，并寻求一种快捷轻便的定位方法。新设计采用基准转换和一面两销的定位原理，首先利用工件自身的腰型孔特征，以大外圆为基准，使用钻模定位预加工6个φ13H6工艺孔；偏心夹具的基本形状保持不变，依旧将定位止口和在车床上装夹的外圆设计成偏心状态，不同之处在于适当加大定位止口的直径尺寸，与工件大外圆保持0.1～0.2mm的配合间隙，既便于工件的装卸，又可以起到辅助定位的作用。然后在夹具定位面上精确加工出和锁定套偏心方向完全相同的6个φ13H6定位销孔。工件外圆与夹具止口配合后，按十字线找正，位于偏心锥孔垂直十字线对点上的两个销孔用于铰制孔螺栓定位，M12铰制孔螺栓定位杆尺寸φ13h9，与φ13H6销孔配合间隙0.02～0.03mm，可以满足定位要求，另外4个φ13H6销孔使用普通螺栓压紧，确保装夹牢固。工件与夹具对齐配合后，只需上紧和松开M12螺栓，即可完成工件的安装和拆卸，定位精准而又轻松自如。偏心夹具的制作要求比较严格，先使用车床加工外圆，再使用数控铣加工偏心3mm的定位止口，并以此为基准钻镗6个φ13H6定位销孔，用于把合M12铰制孔螺栓，确保尺寸公差和位置精度。夹具在使用时，仅需对齐锁紧套与夹具的中心十字线，即可确定锥孔的偏心位置。钻模工装用于保证6个φ13H6定位销孔和4个M10螺纹孔的位置关系，提高生产效率，钻模以锁紧套外圆为定位基准，配合止口和钻模底孔严格按照H6公差带制作，采用车床加工外形、止口，小数控铣加工钻模底孔，镶钻套，将定位销孔的位置度误差控制在0.02mm以内。4加工步骤和工艺参数加工设备选用C630卧式车床，采用专用偏心夹具和专用钻模。工序安排如下：1）外协锻造，毛坯外形尺寸φ360mm×100mm，内孔φ120mm。2）钻车零件正心内孔，粗车φ350mm、φ260mm外圆及端面，单边留余量2.0～2.5mm。3）在φ260mm端面划偏心锥孔十字线及圆加工线。4）粗加工偏心内孔，单动卡盘夹φ350mm外径，按线找正，小刀架沿轴向旋转11.3°粗车锥孔，预留2mm加工余量，测量壁厚，保证偏心量（3±0.2）mm。5）外协调质处理，硬度230～260HB。6）夹φ260mm外径，靠平找正，检查调质后工件变形情况，精车大端面及φ350mm外圆至要求尺寸，将中心线引至φ350mm外圆，调头，卡爪垫铜皮夹φ350mm外圆，精车φ260mm端面及外径至图2所示半精车尺寸，倒角。

图2

工件半精车尺寸7）上钻模，以φ350mm外圆为基准，预加工6个φ13H6工艺孔，保证位置精度0.02mm，钻4个M10底孔至要求尺寸，卸掉钻模手攻4处M10螺纹。8）在车床上安装偏心夹具，径向允差0.03mm，端面跳动0.02mm，将工件装入偏心夹具内，对正工件锥孔与夹具止口的水平十字线，垂直十字线对点两孔用M12×70mm铰制孔螺栓定位把合，其余四孔用普通螺栓把合。小刀架调整角度，精车偏心锥孔大端至φ（178±0.1）mm，保证锥角11.3°±3′，如图3所示。

图3

工件的装夹9）为预防热处理变形，锥孔表面采用高频淬火，淬火层深度2mm，硬度50～55HRC。10）上平面磨床，以工件两端面互为基准，先磨平左端面，再磨平右端面，两端磨削量均为0.25mm，保证总长尺寸（90±0.1）mm。11）内孔磨安装偏心夹具，找正径向允差0.03mm，端面跳动0.02mm，上紧工件后，精磨偏心锥孔，保证尺寸和表面粗糙度值Ra=1.6μm要求，以标准塞规涂色检验，达到接触面积60%以上使用要求，暂不倒角。12）取下工件，专用量具检测锥孔尺寸和偏心量，不合格品及时返工。13）测量合格后，上偏心夹具，倒锥孔大端圆角R2mm，小端倒角2mm×45°，注意先测量再倒角，否则无法准确测量锥孔尺寸。14）钳工划线，将φ350mm外径上的偏心十字线延伸至右端面并划正心十字线，此十字线通过4处φ13H6定位孔的中心位置。15）精车。夹φ350mm外径，以大外圆和小头端面为基准找正，径跳允差0.02mm，端跳允差0.01mm，精车台阶外圆至成品尺寸，按图倒R2mm和20°角。16）以大外圆左端面为基准垫等高垫铁，按右端大面为基准找平，允差0.03mm，按正心十字线找正与机床X、Y轴重合；以大外圆为基准确定圆心，在φ300mm分度圆上以主视图垂直十字线上端为起始点钻6个φ17.5mm均布孔，换棒铣刀粗、精铣成6处腰型，注意旋向正确。17）打磨腰型孔，棱边尖角倒钝。5加工方法验证经工艺试验和批量加工，锁定套利用以上工艺方法，并正确使用偏心夹具和钻模工装，能够准确加工出偏心量3mm的锥孔，并保证偏心方向与腰型孔的位置关系，锥孔的形状尺寸和表面粗糙度均达到了图样设计要求，用户使用后非常满意，至今无不良市场反馈。6结语工艺人员在编制加工方案时，需要对产品的设计及使用要求有