CN105058134B - 一种加工测流孔板零件的工装夹具及加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种加工测流孔板零件的工装夹具及加工工艺，包括芯轴，还包括第一顶板和第二顶板，第一顶板和第二顶板上均设置有螺纹孔，芯轴上设置有外螺纹，第一顶板和第二顶板分别与芯轴螺纹连接，第一顶板和第二顶板分别与芯轴垂直设置。以解决现有测流孔板零件加工中，由于零件刚性差，加工时零件易变形，零件两端面的平行度误差较大，加工效率极低，以及加工尺寸公差和几何精度误差大，零件的技术要求得不到保证。本发明属于机械加工领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种工装夹具，属于机械加工领域。
背景技术
测流孔板零件为圆形同心具有锐利直角边缘的薄板，是典型的薄板类零件，其技术要求较高，该零件在公司生产中应用较广泛。其工作原理是，流体流经技术要求较高的锐孔的直角边，通过锐孔的节流作用，流速增加，静压力降低，于是在孔板前后便产生了压差。流体流量愈大，产生的压差愈大，这样就可依据压差来测量流量的大小。生产实践表明，孔板两端面平行度、孔板上游端面平面度、孔板表面粗糙度、孔板入口直角锐利度、孔板厚度等任一参数若偏离标准规定，都会带来计量仪表的测量的附加误差，影响计量仪表流量测量的灵敏度，稳定性和准确性。根据技术要求，该零件还具有以下特点：
1、零件两端面平行度要求较高，即两端面不平行度不能超过0.0003d。零件表面粗糙度要求较高，两端面表面粗糙度均为Ra1.6。
2、零件材料为1Cr18Ni9Ti。该材料塑性和韧性高、高温强度和高温硬度高、与其他金属材料的亲和性强、加工硬化倾向明显，是一种难切削材料。
3锐孔的入口边缘应保证直角并十分尖锐，不得有毛刺，圆角等缺陷，精加工后不得用砂纸打磨或刮削，其加工精度和表面光洁度都要求较高。
测流孔板的现有加工方法存在以下几点缺陷：
1、由于该工件属于典型的一种簿板零件，在切削加工过程中，在车削零件外径时受轴向切削力的影向，车削零件两端面时受劲向切削力的影向，由于工件刚性差，工件变性大，同时易产生震动和加剧刀具磨损，是造成零件两端面平行度误差大的重要因素。
2、切削速度底，只能在30-60转／分范围选择，加工一件所需时间12-16小时，加工效率低。
3、零件外径、两端平面加工完后，取工件圆周对称四点、用千分尺作平行度检查，其不平度误差在0-0.07MM，取外径边缘至内孔边缘两点之间的直线度用百分表作检查，其不直度误差为0-0.06MM。并且加工尺寸公差和几何精度误差大，零件的技术要求得不到保证。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种加工测流孔板零件的工装夹具及加工工艺，以解决现有测流孔板零件加工中，由于零件刚性差，加工时零件易变形，零件两端面的平行度误差较大，加工效率极低，以及加工尺寸公差和几何精度误差大，零件的技术要求得不到保证的问题。
本发明的方案如下：一种加工测流孔板零件的工装夹具，包括芯轴，还包括第一顶板和第二顶板，第一顶板和第二顶板上均设置有螺纹孔，芯轴上设置有外螺纹，第一顶板和第二顶板分别与芯轴螺纹连接，第一顶板和第二顶板分别与芯轴垂直设置。
优选地，第一顶板和第二顶板均为圆板，且两个顶板上的螺纹孔分别与各自的外圆同心。
芯轴和第一顶板之间设置有第一固定轴套，芯轴和第二顶板之间设置有第二固定轴套，第一固定轴套和第二固定轴套均套设在芯轴的外侧，第一顶板和第一固定轴套之间以及第二顶板和第二固定轴套之间均为螺纹连接。
所述第一固定轴套的一侧旋紧设置有第一锁紧螺母，第二固定轴套的一侧旋紧设置有第二锁紧螺母，且第一锁紧螺母设置在第一固定轴套和第二固定轴套5的同一侧，第二锁紧螺母也设置在第一固定轴套和第二固定轴套的同一侧，第一锁紧螺母和第二锁紧螺母分别用于锁紧第一固定轴套和第二固定轴套。
利用上述工装夹具加工测流孔板零件的加工工艺，包括如下步骤：
首先在待加工工件的中心钻孔，孔径与芯轴的外径相匹配，间隙为0～0.1mm；然后将工件通过其中心孔洞套在芯轴上；将第一固定轴套和第二固定轴套按所述工装夹具的结构套设在芯轴上，且第一固定轴套和第二固定轴套设置在工件的两侧，再将第一顶板和第二顶板按所述工装夹具的结构设置在第一固定轴套和第二固定轴套的外侧，在车床上将芯轴沿横向固定；
当加工工件的外圆时，旋动第一顶板和第二顶板，使得第一顶板和第二顶板顶紧在工件的两侧，然后通过切削刀具加工工件的外圆；
当加工工件的两端面时，首先，旋动第一顶板和第二顶板，使得第一顶板顶紧在工件的一端，而第二顶板与工件分开，通过切削刀具加工工件靠近第二顶板一侧的端面；而后，旋动第一顶板和第二顶板，使得第二顶板顶紧在工件的一端，而第一顶板与工件分开，通过切削刀具加工工件的另一端；
取胎板、压板和螺钉，先把胎板的平面在车床上找平，压板与胎板通过螺钉相连，通过压板将工件固定在胎板上，采用反向切削走刀加工工件的内孔。
工件两端面按上述端面的加工方法分为粗加工、半精加工、精加工三次加工完成。
本发明与现有技术相比，主要优点为：1.在加工工件外圆时，通过第一顶板和第二顶板将工件夹紧，使得工件加工过程中受到径向切削力时工件在轴向方向不会变形；在加工工件两端面时，由于工件的两端是分别进行加工，而每一端在加工时，工件的另一端均顶紧有一个顶板，减轻了工件的振动，同时，保证了工件在轴向上不变形，减小了工价两端面加工的误差，保证了零件的加工精度，使得零件的技术要求得以保证；2.在加工时由于有第一顶板和第二顶板对工件进行限位和加固，使得加工过程更加稳定，从而使得切削速度可以在80～250转/分的范围内选择，大大提高了加工效率，缩短加工周期。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是成品工件，即成品测流孔板零件的结构示意图；
图3是工件装夹示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，
结合图1、图2和图3，本发明实施例提供了一种加工测流孔板零件的工装夹具，包括：
芯轴1，还包括第一顶板2和第二顶板3，第一顶板2和第二顶板3上均设置有螺纹孔，芯轴1上设置有外螺纹，第一顶板2和第二顶板3分别与芯轴1螺纹连接，第一顶板2和第二顶板3分别与芯轴1垂直设置。
所述第一顶板2和第二顶板3均为圆板，且两个顶板上的螺纹孔分别与各自的外圆同心，尽量保证第一顶板2和第二顶板3的直径相同，且稍小于成品测流孔板零件的直径，保证两个顶板的工作面（支撑面）尽量较大。
芯轴1和第一顶板2之间设置有第一固定轴套4，芯轴1和第二顶板3之间设置有第二固定轴套5，第一固定轴套4和第二固定轴套5均套设在芯轴1的外侧，第一顶板2和第一固定轴套4之间以及第二顶板3和第二固定轴套5之间均为螺纹连接。
所述第一固定轴套4的一侧旋紧设置有第一锁紧螺母6，第二固定轴套5的一侧旋紧设置有第二锁紧螺母7，且第一锁紧螺母6设置在第一固定轴套4和第二固定轴套5的同一侧，第二锁紧螺母7也设置在第一固定轴套4和第二固定轴套5的同一侧，第一固定轴套4和第一锁紧螺母6之间以及第二固定轴套5和第二锁紧螺母7之间均设置有垫圈，第一锁紧螺母6和第二锁紧螺母7分别用于锁紧第一固定轴套4和第二固定轴套5。
优选地，在加工测流孔板之前先进行如下刀具准备工作：
选用硬质合金YW1或YW2、角度为90o的外圆左右偏刀，刃磨横刃断屑槽，用于加工工件的两端面。刀杆长度为260～300mm。并且要求刚性良好。
用W18Cr4V白钢刀，分别刃磨外圆车刀（即刃磨横刃断屑槽），采用径向或横向切削加工外圆刀、切断刀、内孔车刀各一把，刀具必须刃磨锋利。
为保证工件有足够的加工余量，下料时工件外径留量10MM，板厚8MM的材料。
使用上述工装夹具加工测流孔板零件的具体加工工艺如下：
首先在待加工工件8的中心钻孔，孔径与芯轴1的外径相匹配，间隙为0～0.1mm，然后将工件8通过其中心孔洞套在芯轴1上，之后，将第一固定轴套4和第二固定轴套5按上述结构套设在芯轴1上，且第一固定轴套4和第二固定轴套5设置在工件8的两侧，再将第一顶板2和第二顶板3按上述结构设置在第一固定轴套4和第二固定轴套5的外侧，在车床上将芯轴1沿横向固定（芯轴1的一端顶紧固定，另一端夹紧固定），检查芯轴1与两顶板支承面的平行度误差0～0.02mm，如两顶板平面误差较大时，可将两个顶板装在芯轴上修正。
当加工工件8的外圆时，旋动第一顶板2和第二顶板3，使得第一顶板2和第二顶板3顶紧在工件8的两侧，然后通过切削刀具加工工件8的外圆，切削速度在80～250转/分的范围内选择。优选：粗加工时走刀量为0.35mm，精加工时走刀量为0.15mm；
当加工工件8的两端面时，首先，旋动第一顶板2和第二顶板3，使得第一顶板2顶紧在工件8的一端，而第二顶板3远离工件8，通过切削刀具加工工件8靠近第二顶板3一侧的端面；而后，旋动第一顶板2和第二顶板3，使得第二顶板3顶紧在工件8的一端，而第一顶板2远离工件8，通过切削刀具加工工件8的另一端，上述工件8两端面的加工顺序可颠倒。工件8两端面的可按上述方法分为粗加工、半精加工、精加工三次加工完成，保证工件8两端面的加工精度。
而后，参照图3，选用胎板9和压板10，先把胎板9的平面在车床找平0-0.1MM，通过压板10将工件8固定在胎板9上（压板10与胎板9通过螺钉11相连），并用百分表找正工件8的内孔。同时，为满足工件82锐孔的入口边缘应保证直角并十分尖锐的技术要求，工件8的平面度误差找正在0.02mm以内。用W18Cr4V白钢内孔车刀，刃磨横刃断屑槽，刀具必须锋利，采用反向切削走刀加工内孔至孔径公差尺寸，从而完成工件8整体的加工。
Claims (5)
1.一种工装夹具加工测流孔板零件的加工工艺，所述工装夹具包括芯轴（1），还包括第一顶板（2）和第二顶板（3），第一顶板（2）和第二顶板（3）上均设置有螺纹孔，芯轴（1）上设置有外螺纹，第一顶板（2）和第二顶板（3）分别与芯轴（1）螺纹连接，第一顶板（2）和第二顶板（3）分别与芯轴（1）垂直设置；
首先在待加工工件（8）的中心钻孔，孔径与芯轴（1）的外径相匹配，间隙为0～0.1mm；然后将工件（8）通过其中心孔洞套在芯轴（1）上；将第一固定轴套（4）和第二固定轴套（5）套设在芯轴（1）上，且第一固定轴套（4）和第二固定轴套（5）设置在工件（8）的两侧，再将第一顶板（2）和第二顶板（3）按所述工装夹具的结构设置在第一固定轴套（4）和第二固定轴套（5）的外侧，在车床上将芯轴（1）沿横向固定；
当加工工件（8）的外圆时，旋动第一顶板（2）和第二顶板（3），使得第一顶板（2）和第二顶板（3）顶紧在工件（8）的两侧，然后通过切削刀具加工工件（8）的外圆；
当加工工件（8）的两端面时，首先，旋动第一顶板（2）和第二顶板（3），使得第一顶板（2）顶紧在工件（8）的一端，而第二顶板（3）与工件（8）分开，通过切削刀具加工工件（8）靠近第二顶板（3）一侧的端面；而后，旋动第一顶板（2）和第二顶板（3），使得第二顶板（3）顶紧在工件（8）的一端，而第一顶板（2）与工件（8）分开，通过切削刀具加工工件（8）的另一端；
取胎板（9）、压板（10）和螺钉（11），先把胎板（9）的平面在车床上找平，压板（10）与胎板（9）通过螺钉（11）相连，通过压板（10）将工件（8）固定在胎板（9）上，采用反向切削走刀加工工件（8）的内孔。
2.根据权利要求1所述一种工装夹具加工测流孔板零件的加工工艺，其特征在于：所述第一顶板（2）和第二顶板（3）均为圆板，且两个顶板上的螺纹孔分别与各自的外圆同心。
3.根据权利要求1所述一种工装夹具加工测流孔板零件的加工工艺，其特征在于：芯轴（1）和第一顶板（2）之间设置有第一固定轴套（4），芯轴（1）和第二顶板（3）之间设置有第二固定轴套（5），第一固定轴套（4）和第二固定轴套（5）均套设在芯轴（1）的外侧，第一顶板（2）和第一固定轴套（4）之间以及第二顶板（3）和第二固定轴套（5）之间均为螺纹连接。
4.根据权利要求1所述一种工装夹具加工测流孔板零件的加工工艺，其特征在于：所述第一固定轴套（4）的一侧旋紧设置有第一锁紧螺母（6），第二固定轴套（5）的一侧旋紧设置有第二锁紧螺母（7），且第一锁紧螺母（6）设置在第一固定轴套（4）和第二固定轴套（5）的同一侧，第二锁紧螺母（7）也设置在第一固定轴套（4）和第二固定轴套（5）的同一侧，第一锁紧螺母（6）和第二锁紧螺母（7）分别用于锁紧第一固定轴套（4）和第二固定轴套（5）。
5.根据权利要求1所述一种工装夹具加工测流孔板零件的加工工艺，其特征在于：工件（8）两端面按上述端面的加工方法分为粗加工、半精加工、精加工三次加工完成。
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