一种高精度套类零件的制造方法与流程

1.本发明涉及一种高精度套类零件的制造方法，属于高精度零件机械加工技术领域。


背景技术：

2.加工一种高精度套类零件（图2），其结构形状复杂，零件圆周分布有多个腰形窗口及相贯孔要素，整体尺寸和形状位置需要达到微米级精度，受其特殊形状限制，实际加工中产品形状、装夹方式、加工工艺方法一直是导致该类产品合格率低下的关键因素。
3.1.加工工艺方法对零件精度的影响传统加工工艺常采用钻孔、车削、磨削、铣削的方法，避免磨削时圆周窗口受力不均导致零件变形，但是在铣削加工后，零件受去除余量、定位装夹的夹紧力、切削热变形和材料应力变形，往往会导致零件形位精度超差或者报废，以上工艺方法不能满足加工要求。
4.2.磨削装夹工装对零件精度的影响1）、磨削外圆时采用两顶尖装夹，由于零件和顶尖直接刚性接触，完全限制了零件的自由度，无法对零件的同轴度误差进行纠偏；2）、在磨削内孔时采用开口套夹紧方式，对操作工人的技术水平要求极高。装夹力过小，会导致工件装夹不牢；装夹力过大，会导致工件变形，出现形状、位置度超差甚至报废的情况。


技术实现要素：

5.本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种高精度套类零件的制造方法，通过改变传统工艺以及借助相应的夹具能够有效的保证零件的成品合格率以及进一步的提升零件的加工效率。
6.本发明采用的技术方案如下：一种高精度套类零件的制造方法，包括以下步骤：s1，钻孔，根据零件要求选取胚料，并在零件直径的位置钻通孔；s2，车削，根据零件外圆以及内孔的要求进行车削加工，并预留磨削余量；并根据零件的长度要求进行车削截取，同时以零件的小端面作为统一定位基准；s3，铣削，以定位基准面装配于铣床上，将车削完成后的待加工件进行粗铣和精铣，按照零件圆周方向各要素的尺寸进行加工，使圆周方向各个要素的尺寸、形状、位置的精度符合加工要求；s4，粗磨，以定位基准面将待加工件定位装夹至可调偏心找正定位装置，通过找正待加工件的定位端面和外圆，粗磨待加工件的外圆，并预留精磨余量；s5，检查，利用检测设备和工具测量出待加工件圆周方向各要素与外圆轴心线之间的位置是否符合加工要求，不符合则根据检查数据调整可调偏心找正定位装置后再次磨削外圆后检测；
s6，精磨外圆，在经过步骤s5的检查后，待加工件满足加工要求的情况下，再将待加工件以定位基准面定位装夹至可调偏心找正定位装置，通过找正待加工件的定位端面和外圆，精磨待加工件的外圆至目标尺寸；s7，精磨内孔，将待加工件以定位基准面定位装夹至端面压紧装置，找正使外圆符合要求，精磨内孔至目标尺寸。
7.进一步的，在步骤s2中，车削加工完成后，预留磨削余量为0.25mm-0.4mm。
8.进一步的，在步骤s4中，粗磨加工完成后，预留精磨余量为0.08mm-0.12mm。
9.进一步的，所述可调偏心找正定位装置包括可贯穿待加工件中部通孔的芯轴，所述芯轴的一端部设置有用于与待加工件的定位基准面匹配的固定堵头，所述芯轴装配于待加工件上后，其另一端部设置有第一微调垫圈和第二微调垫圈，在垫圈的外侧还设置有用于紧固装配的锁紧螺母。
10.进一步的，所述第一微调垫圈和第二微调垫圈的匹配面分别为凹球面和凸球面。
11.进一步的，采用可调偏心找正定位装置装夹待加工件时，包括以下步骤：d1，根据待加工件的几何尺寸选取匹配的可调偏心找正定位装置；d2，以固定堵头作为定位面，使待加工件的定位基准面与其匹配；d3，在芯轴的另一端部装入第一微调垫圈和第二微调垫圈，装配后装入锁紧螺母；d4，拧入锁紧螺母时，采用力矩扳手，采用预紧力使锁紧螺母对第一垫圈和第二垫圈施加压力，同时保证待加工件在芯轴上可进行位置的微调；d5，对待加工件装配于芯轴上的位置进行微调，使待加工件外圆端面按照要求找正，找正后加大力矩扳手的力使锁紧螺母顶紧第一微调垫圈和第二微调垫圈后完成装夹。
12.进一步的，在步骤d4中，所述预紧力为2-4n；在步骤d5中，力矩扳手提供的力调整至6-8n。
13.进一步的，在步骤d4中，微调时，使待加工件外圆端面的跳动幅度找正至0.003mm以下。
14.进一步的，所述端面压紧装置作为定位的底座，以及用于穿入待加工件窗口的压板，所述底座上还设置有多个螺钉，每个螺钉匹配一个压板，通过所述螺钉可使压板对待加工件提供轴向压力。
15.进一步的，在采用端面压紧装置时，还包括以下步骤：h1，以底座的端面作为基准，将待加工件的定位基准面与底座的端面匹配；h2，将压板装入至待加工件对应的窗口内，采用螺钉对压板进行压紧，在压板的带动下使待加工件的端面贴合底座的端面；h3，调整螺钉，使待加工件外圆端面的跳动幅度找正至0.003mm以下，完成装夹。
16.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：1、本发明的一种高精度套类零件的制造方法，调整加工工艺方法，由钻孔、车削、磨削、铣削的加工顺调整为钻孔、车削、铣削、粗磨外圆、检查、精磨外圆、精磨内孔，从工艺方法上逐步消除车、铣加工产生的变形，选择不易变形面作为定位基准面，后续工序都以此面作为定位基准，避免工件重复装夹产生累积误差；2、本发明的一种高精度套类零件的制造方法，设计制作可调偏心找正定位装置，保证零件圆周方向的高精度要素相对于基准孔的位置精度得到控制和修复，该工艺方法保
证了高精度套类零件整体尺寸和形状位置可达到微米级精度，创新了加工高精度套类零件的加工方法，缩短了零件加工时间，提升产品质量。
附图说明
17.本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：图1是本发明装配可调偏心找正定位装置后的结构示意图；图2是本发明高精度套类零件的结构示意图之一；图3是本发明高精度套类零件侧视图的结构示意图；图4是本发明可调偏心找正定位装置的结构示意图；图5是本发明装配端面压紧装置后的结构示意图。
18.图中标记：1-芯轴，2-固定堵头，3-第一微调垫圈，4-第二微调垫圈，5-锁紧螺母，6-底座，7-螺钉，8-压板。
具体实施方式
19.本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
20.本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
21.实施例1一种高精度套类零件的制造方法，如图1至图5所示，包括以下步骤：s1，钻孔，根据零件要求选取胚料，并在零件直径的位置钻通孔；s2，车削，根据零件外圆以及内孔的要求进行车削加工，并预留磨削余量；并根据零件的长度要求进行车削截取，同时以零件的小端面作为统一定位基准；s3，铣削，以定位基准面装配于铣床上，将车削完成后的待加工件进行粗铣和精铣，按照零件圆周方向各要素的尺寸进行加工，使圆周方向各个要素的尺寸、形状、位置的精度符合加工要求；s4，粗磨，以定位基准面将待加工件定位装夹至可调偏心找正定位装置，通过找正待加工件的定位端面和外圆，粗磨待加工件的外圆，并预留精磨余量；s5，检查，利用检测设备和工具测量出待加工件圆周方向各要素与外圆轴心线之间的位置是否符合加工要求，不符合则根据检查数据调整可调偏心找正定位装置后再次磨削外圆后检测；s6，精磨外圆，在经过步骤s5的检查后，待加工件满足加工要求的情况下，再将待加工件以定位基准面定位装夹至可调偏心找正定位装置，通过找正待加工件的定位端面和外圆，精磨待加工件的外圆至目标尺寸；s7，精磨内孔，将待加工件以定位基准面定位装夹至端面压紧装置，找正使外圆符合要求，精磨内孔至目标尺寸。
22.本实施例中，在工艺上，由传统的钻孔、车削、磨削、铣削的加工顺调整为钻孔、车削、铣削、粗磨外圆、检查、精磨外圆、精磨内孔，从工艺方法上逐步消除车、铣加工产生的变
形，选择不易变形面作为定位基准面，后续工序都以此面作为定位基准，避免工件重复装夹产生累积误差。
23.基于上述具体的设计，作为更进一步的设计，在步骤s2中，车削加工完成后，预留磨削余量为0.25mm-0.4mm。作为加工工艺的考虑以及零件整体的考虑，更具提的，预留磨削余量为0.3mm。
24.更具体的，在步骤s4中，粗磨加工完成后，预留精磨余量为0.08mm-0.12mm。为考虑到精磨的加工效率，预留精磨余量为0.1mm。
25.在上述具体的加工余量预留的设计上，其尺寸以外圆直径和内部通孔的直径作为基础。
26.作为更加具体的设计，所述可调偏心找正定位装置包括可贯穿待加工件中部通孔的芯轴1，所述芯轴1的一端部设置有用于与待加工件的定位基准面匹配的固定堵头2，所述芯轴1装配于待加工件上后，其另一端部设置有第一微调垫圈3和第二微调垫圈4，在垫圈的外侧还设置有用于紧固装配的锁紧螺母5。
27.在上述的设计中，更加具体的设计，所述第一微调垫圈3和第二微调垫圈4的匹配面分别为凹球面和凸球面。例如：第一微调垫圈的匹配面为凹球面，第二微调垫圈的匹配面为凸球面。
28.作为具体的描述，基于高精度套类零件的结构考虑，并且在定位装夹的过程中，该结构的设计利用凹凸球面，用于找正时补偿零件长度两端面间的平行度。
29.在上述具体的结构设计基础上，作为实际的应用，采用可调偏心找正定位装置装夹待加工件时，包括以下步骤：d1，根据待加工件的几何尺寸选取匹配的可调偏心找正定位装置；d2，以固定堵头2作为定位面，使待加工件的定位基准面与其匹配；d3，在芯轴1的另一端部装入第一微调垫圈3和第二微调垫圈4，装配后装入锁紧螺母5；d4，拧入锁紧螺母5时，采用力矩扳手，采用预紧力使锁紧螺母5对第一垫圈和第二垫圈施加压力，同时保证待加工件在芯轴1上可进行位置的微调；d5，对待加工件装配于芯轴1上的位置进行微调，使待加工件外圆端面按照要求找正，找正后加大力矩扳手的力使锁紧螺母5顶紧第一微调垫圈3和第二微调垫圈4后完成装夹。
30.在具体的操作中，在步骤d4中，所述预紧力为2-4n；在步骤d5中，力矩扳手提供的力调整至6-8n。
31.在步骤d4中，微调时，使待加工件外圆端面的跳动幅度找正至0.003mm以下。
32.具体的，压紧时用力矩扳手，第一次压紧只需3n，零件可以在芯轴1上做小范围调整，当零件外圆端面都找正到0.003mm以下后，将力矩扳手调整支7n，再次找正零件后方可进行磨削加工。
33.在可调偏心找正定位装置的设计基础上，进一步的对端面压紧装置进一步的优化设计，所述端面压紧装置作为定位的底座6，以及用于穿入待加工件窗口的压板8，所述底座6上还设置有多个螺钉7，每个螺钉7匹配一个压板8，通过所述螺钉7可使压板8对待加工件提供轴向压力。
34.根据端面压紧装置的结构设计，在采用端面压紧装置时，还包括以下步骤：h1，以底座6的端面作为基准，将待加工件的定位基准面与底座6的端面匹配；h2，将压板8装入至待加工件对应的窗口内，采用螺钉7对压板8进行压紧，在压板8的带动下使待加工件的端面贴合底座6的端面；h3，调整螺钉7，使待加工件外圆端面的跳动幅度找正至0.003mm以下，完成装夹。
35.具体的，底座6的平面先机型磨削加工，且使平面度小于0.001mm，在底座6上以120
°
均匀分布3个螺钉7孔，高精度套类零件的定位基准面（附图2的左端面）紧贴底座6磨削平面，将压板8分别搭接于零件窗口内，并轻轻压紧，找正零件外圆、端面跳动小于0.003mm，均匀压紧螺钉7，复查零件跳动后方可进行内圆加工。
36.综上所述：1、本发明的一种高精度套类零件的制造方法，调整加工工艺方法，由钻孔、车削、磨削、铣削的加工顺调整为钻孔、车削、铣削、粗磨外圆、检查、精磨外圆、精磨内孔，从工艺方法上逐步消除车、铣加工产生的变形，选择不易变形面作为定位基准面，后续工序都以此面作为定位基准，避免工件重复装夹产生累积误差；2、本发明的一种高精度套类零件的制造方法，设计制作可调偏心找正定位装置，保证零件圆周方向的高精度要素相对于基准孔的位置精度得到控制和修复，该工艺方法保证了高精度套类零件整体尺寸和形状位置可达到微米级精度，创新了加工高精度套类零件的加工方法，缩短了零件加工时间，提升产品质量。
37.本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

技术特征：
1.一种高精度套类零件的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：s1，钻孔，根据零件要求选取胚料，并在零件直径的位置钻通孔；s2，车削，根据零件外圆以及内孔的要求进行车削加工，并预留磨削余量；并根据零件的长度要求进行车削截取，同时以零件的小端面作为统一定位基准；s3，铣削，以定位基准面装配于铣床上，将车削完成后的待加工件进行粗铣和精铣，按照零件圆周方向各要素的尺寸进行加工，使圆周方向各个要素的尺寸、形状、位置的精度符合加工要求；s4，粗磨，以定位基准面将待加工件定位装夹至可调偏心找正定位装置，通过找正待加工件的定位端面和外圆，粗磨待加工件的外圆，并预留精磨余量；s5，检查，利用检测设备和工具测量出待加工件圆周方向各要素与外圆轴心线之间的位置是否符合加工要求，不符合则根据检查数据调整可调偏心找正定位装置后再次磨削外圆后检测；s6，精磨外圆，在经过步骤s5的检查后，待加工件满足加工要求的情况下，再将待加工件以定位基准面定位装夹至可调偏心找正定位装置，通过找正待加工件的定位端面和外圆，精磨待加工件的外圆至目标尺寸；s7，精磨内孔，将待加工件以定位基准面定位装夹至端面压紧装置，找正使外圆符合要求，精磨内孔至目标尺寸。2.如权利要求1所述的一种高精度套类零件的制造方法，其特征在于：在步骤s2中，车削加工完成后，预留磨削余量为0.25mm-0.4mm。3.如权利要求1所述的一种高精度套类零件的制造方法，其特征在于：在步骤s4中，粗磨加工完成后，预留精磨余量为0.08mm-0.12mm。4.如权利要求1所述的一种高精度套类零件的制造方法，其特征在于：所述可调偏心找正定位装置包括可贯穿待加工件中部通孔的芯轴，所述芯轴的一端部设置有用于与待加工件的定位基准面匹配的固定堵头，所述芯轴装配于待加工件上后，其另一端部设置有第一微调垫圈和第二微调垫圈，在垫圈的外侧还设置有用于紧固装配的锁紧螺母。5.如权利要求4所述的一种高精度套类零件的制造方法，其特征在于：所述第一微调垫圈和第二微调垫圈的匹配面分别为凹球面和凸球面。6.如权利要求4所述的一种高精度套类零件的制造方法，其特征在于：采用可调偏心找正定位装置装夹待加工件时，包括以下步骤：d1，根据待加工件的几何尺寸选取匹配的可调偏心找正定位装置；d2，以固定堵头作为定位面，使待加工件的定位基准面与其匹配；d3，在芯轴的另一端部装入第一微调垫圈和第二微调垫圈，装配后装入锁紧螺母；d4，拧入锁紧螺母时，采用力矩扳手，采用预紧力使锁紧螺母对第一垫圈和第二垫圈施加压力，同时保证待加工件在芯轴上可进行位置的微调；d5，对待加工件装配于芯轴上的位置进行微调，使待加工件外圆端面按照要求找正，找正后加大力矩扳手的力使锁紧螺母顶紧第一微调垫圈和第二微调垫圈后完成装夹。7.如权利要求6所述的一种高精度套类零件的制造方法，其特征在于：在步骤d4中，所述预紧力为2-4n；在步骤d5中，力矩扳手提供的力调整至6-8n。
8.如权利要求6所述的一种高精度套类零件的制造方法，其特征在于：在步骤d4中，微调时，使待加工件外圆端面的跳动幅度找正至0.003mm以下。9.如权利要求1或4所述的一种高精度套类零件的制造方法，其特征在于：所述端面压紧装置作为定位的底座，以及用于穿入待加工件窗口的压板，所述底座上还设置有多个螺钉，每个螺钉匹配一个压板，通过所述螺钉可使压板对待加工件提供轴向压力。10.如权利要求9所述的一种高精度套类零件的制造方法，其特征在于：在采用端面压紧装置时，还包括以下步骤：h1，以底座的端面作为基准，将待加工件的定位基准面与底座的端面匹配；h2，将压板装入至待加工件对应的窗口内，采用螺钉对压板进行压紧，在压板的带动下使待加工件的端面贴合底座的端面；h3，调整螺钉，使待加工件外圆端面的跳动幅度找正至0.003mm以下，完成装夹。

技术总结
本发明公开了一种高精度套类零件的制造方法，属于高精度零件机械加工技术领域；该工艺包括钻孔、车削、铣削、粗磨外圆、检查、精磨外圆、精磨内孔，其中粗磨外圆和精磨外圆采用可调偏心找正定位装置，精磨内孔采用端面压紧装置；本发明的一种高精度套类零件的制造方法，调整加工工艺方法，由钻孔、车削、磨削、铣削的加工顺调整为钻孔、车削、铣削、粗磨外圆、检查、精磨外圆、精磨内孔，从工艺方法上逐步消除车、铣加工产生的变形，选择不易变形面作为定位基准面，后续工序都以此面作为定位基准，避免工件重复装夹产生累积误差。件重复装夹产生累积误差。件重复装夹产生累积误差。


技术研发人员：李小军 罗川友 陈正 付丽君 陈伟伟 康雪 秦海俊 黄超 朱培 毛华军
受保护的技术使用者：东方电气集团东方汽轮机有限公司
技术研发日：2023.08.03
技术公布日：2023/9/6