铣削细小盲方孔的成型工艺

发布日期:2014-05-08    兰生客服中心    浏览:3286

  在研制SD-95型磁电式速度里程表时,遇到了加工细小盲方孔的特殊问题。零件如图1所示,工作时仪表与传感器采用软轴联接,为传递转矩,需在主轴内加工出边长仅为2.75mm(7/64英寸)作用长度为8mm的正方形盲孔。而且要求方孔的后部深处有一段大于方孔外接圆直径的过渡圆孔,以适应软轴头部的轴向窜动和径向摆动并储存润滑油。由于该轴批量较大,不可能采用特种加工方法,所以一度成为该产品的制约因素,影响经济效益。

图1 速度里程表主轴零件图

  由于该孔为盲孔,直径又小,无法预制退刀槽且排屑困难,故不能采用插削、冲切等常规的有屑加工方法。因此我们考虑采用先打底孔,然后对轴施加径向压力,使其塑性变形从而由圆成方的无屑成型工艺。基于以上思路,我们先后构思、实践了多种加压成型方法,以下介绍的是方孔成型的几种方法。

  一、冲压成型法

  工艺步骤为:粗车f6mm段外圆至f7.2mm,钻内孔f4mm深20mm。卸下工件,在孔内插入2.75mm正方芯棒,找正方位后在冲床上用上下模均呈90度的V型模具压制成内外均呈方形,长度为8mm,然后抽出芯棒后即成(图2)。

图2 冲压成型法

  该方法的优点是工艺步骤简单、模具制造方便、生产周期短。缺点是冲压时工件轴向呈无约束自由状态,故在冲压力的作用下主轴易发生弯曲变形。使方孔与外圆的同轴度难以保证。同时使芯棒容易折断,取出也较困难,工人劳动强度大。此外,工件局部外圆变方后,对后续工序精车外圆等带来不便。实用中正方芯棒采用白钢刀材料,用线切割直接制成,使其有较 好的强度。为便于取芯,在长度方向制成1:100的斜度,同时要求冲压时注意随时加油润滑,并采用专用工具抽芯。该方法正品率小于85%,只适用于小批量生产。

  二、滚压成型法

  工艺步骤:粗车f6mm段外圆至f7.2mm,钻内孔f4mm深20mm,加工出孔f5mm深3mm。不卸工件,在车床尾架的专用活顶尖上夹持2.75mm正方芯棒,伸入孔内,以f5mm孔定位。然后开动车床,用滚轮辗压方芯段,使该段变形缩孔,并在方芯的约束作用下形成方孔,滚压到位后停车抽出芯棒即成(图3)。

图3 滚压成型法

  该方法的优点是所有工步均在车床上不卸工件完成,故成型后的方孔能与外圆保持较高的同轴度,质量容易保证。且对设备要求低,只需普通车床即可,特别适合小型企业。缺点是滚压时径向力较大,会使工件发热并引起振动,此外,对工人的操作技术要求较高。实用中为克服径向力较大的问题,采用了前后双滚轮同时相向进给滚压的方法,并用液压传动,使径向力基本上互相抵消,也加快了滚压速度,效果很好。但此种方法使刀架的进给机构较复杂,常用于批量较大时。该工艺成败的关键在于滚压速度和进给量的掌握,不但要滚压到位,使方孔形状饱满,而且不能过度,以免失去外圆精加工的余量。具体参数如滚压前毛坯外径、滚压速度、滚压进给量等可通过工艺试验获得。

  三、模具成型法

  为适应大批量生产的需要,我们研制出专用模具,使生产率大大提高。

  工艺步骤为:在车床上先粗车后精车f6mm段外圆,留磨削余量。钻内孔f4mm深 20mm,并加工出孔f5mm深3mm,用作定位基准。然后在冲床上用专用模具在方孔段对应直径处压出四条凹槽,使材料向孔内转移,在芯棒的共同作用下形成方孔,具体成型过程如图4所示,专用成型模具如图5所示。

图4 模具成型法

  模具的工作情况是这样的:工件9以精车后的外圆定位放入凹模体6内。冲床带动上模板8下行时,首先由上顶杆12将工件压紧在定位面上。楔柱17则推动滑块18沿水平导轨19左移,通过销钉16带动移动凸轮15同时左移。凸轮斜面与滚轮2共同作用,迫使方芯3向上运动进入工件内孔,并由f5mm孔定心。上模板继续下移,此时楔柱处于空行程,上顶杆在弹簧10作用下保持顶紧状态,使工件可靠定位。此后环楔14开始进入工作行程,推动四个成型冲头4一起向心同步移动,在工件上压出凹槽使孔内形成内凸,在方芯的共同作用下完成方孔的定型。回程时,上模板上行,环楔14首先脱开成型冲头,使后者在复位弹簧5的作用下回到原始位置。然后楔柱17推动滑块18向右移动,相应地移动凸轮右行,通过斜面和滚轮使方芯退出内孔。最后,上顶杆12松开工件,即可取出工件,至此完成一个工作循环。

  1、7、13.联接螺钉 2.滚轮 3.方芯 4.成型冲头5、10.复位弹簧 6.凹模体 8.上模板 9.工件11.调节螺钉 12.上顶杆 14.环楔 15移动凸轮16.销钉 17.楔柱 18.滑块 19.导轨 20.模具座

图5 方孔成型模

  该方法的优点是工件外圆经精车后,在模具内的定位精度较高,同时实际壁厚减少,使变形容易,因此能获得较高的质量。由于压凹量较小(单边0.6mm),又在局部范围内进行,所以作用于工件上的冲压力相对较小,故冲压后工件变形也很小,可直接进入下道磨削工序,使生产率大大提高。此外,该方法操作非常方便省力,深受工人欢迎。缺点是成型后会在工件外圆表面留下4条宽2mm深0.6mm的纵向凹槽,磨削后也不能去除。显然,这不符合图纸要求。对此,我们这样认为:由于该凹槽在理论上对下道磨削工序不利,但实际上,由于该凹槽是局部范围的,影响不是很大,而对使用则影响更小,实践证明,反而有助于润滑,因为槽内恰好用于存储一定的润滑油。所以我们对图纸作了适当的修改,允许这些凹槽存在。如果一定要消除这些凹槽以完全符合图纸要求,则可采用加大毛坯外径,在成型后车去的方法,但我们建议还是不这样做为好。

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