CN103878543B - 一种双轴件的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双轴件的加工方法，该双轴件包括两个对称的双轴基座和与两双轴基座固定连接的两根管梁，该双轴件的加工方法包括如下步骤：对双轴基座钻孔锪台，将双轴基座固定安装在夹具上，对双轴基座的两个轴端进行车外圆加工，对双轴基座的两个轴端进行车螺纹加工，钢管下料形成管梁，将两管梁的两端分别与两双轴基座的相应轴端进行焊接。该加工方法的加工精度和质量较高。

Description

一种双轴件的加工方法

技术领域

本发明涉及一种双轴件的加工方法，属于双轴件的机加工技术领域。

背景技术

重型汽车牵引横梁总成包括两个牵引横梁座和两个管梁。牵引横梁座为“U”型结构，通过两根管梁将两个牵引横梁座连接为一体，并焊接固定。牵引横梁座上设有若干连接光孔及安装牵引钩用的螺纹孔。牵引横梁座总成安装在车架纵梁前部，既起到车架前部横梁的作用，同时用于连接保险杠支架和前牵引钩。

为保证强度要求，牵引横梁座的双轴与管梁配合间隙及牵引横梁座双轴的中心距必须达到设计要求，因此，牵引横梁座加工过程及管梁的焊接过程尤其关键，如果加工方法不当，造成加工后的尺寸达不到要求，就会使整个牵引横梁总成报废。牵引横梁总成在整个车架中起到加固及保险的作用，因此，要求必须达到一定的强度，设计材料为45号钢，焊接性能较差，为了保证达到设计强度，必须在焊接上采取有效措施。

鉴于该牵引横梁总成属于外观尺寸复杂、不易找定位基准型产品，对于机加工行业来说装夹难度较大；牵引横梁座双轴直径及中心距精度要求较高，如果采用常规方法加工很难保证加工精度，且生产效率会很低，具体分析如下：牵引横梁座两外圆中心距为250±0.2，装配时要求共面平面度为1，如两外圆只采用一面两销定位，因为定位面不需要加工，定位面为粗基准，如果两外圆采用两次装夹，定位误差大，无法保证设计要求。如果将定位面加工成精基准，则增加成本，同时降低生产效率。因此，采用常规的夹具加工，车两外圆的工序生产效率低、加工精度不稳定。

鉴于该牵引横梁总成的材料为45#钢，45#钢为中碳钢，其含碳量较高，如按照常规焊接工艺焊接容易在焊接热影响区产生裂纹和脆化等缺陷，从而影响产品的质量。

发明内容

本发明要解决的技术问题，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种加工精度和质量高的双轴件的加工方法。

本方案是通过如下技术措施来实现的：该双轴件的加工方法中所述的双轴件包括两个对称的双轴基座和与两双轴基座固定连接的两根管梁，该双轴件的加工方法包括如下步骤：

（1）对双轴基座钻孔锪台：锪台时，先锪一侧台，然后翻转工件再锪另一侧台，保证厚度为14±0.5mm；

（2）将双轴基座固定安装在夹具上；

（3）对双轴基座的两个轴端进行车外圆加工；

（4）对双轴基座的两个轴端进行车螺纹加工：保证M45×3螺纹的中径为φ43.05±0.26mm、底径为φ41.75±0.5mm；

（5）钢管下料形成管梁：保证管梁的长度为804±1mm；

（6）将两管梁的两端分别与两双轴基座的相应轴端进行焊接。

双轴基座和管梁的工件材料分别为45#钢，属中碳钢，其焊接性能不好，在焊接热影响区容易产生裂纹和脆化等缺陷，所以，在上述步骤（5）中，先将步骤（1）、（2）、（3）和（4）加工的双轴基座与步骤（5）加工的管梁分别在恒温箱中整体预热至200°C，焊接后将工件放置在560°C回火炉中，按批次保温3小时后随炉冷却至室温，保证抗拉强度大于或等于500Mpa。上述焊前预热、焊后保温、缓冷工艺中，焊前预热有利于降低中碳钢热影响区的最高硬度，防止产生冷裂纹，还能改善接头塑性，减小焊后残余应力，从而克服了中碳钢在焊接热影响区产生的裂纹和脆化等缺陷，产品质量大大提升。

上述夹具包括立板和弯板，所述立板与弯板通过定位轴总成连接，弯板上靠近立板的一端设置有两个定位孔，两定位孔与定位轴轴向平行，且两定位孔对称设置在定位轴的两侧，所述立板上安装有可与两定位孔配合的弹性定位销总成，弹性定位销总成一次只与一个定位孔配合；所述弯板的端面上设置有工件定位支撑总成。采用这种结构形式后，工件通过工件定位支撑总成固定安装在弯板上。定位轴总成既可以对弯板进行定位固定，进行工件一侧外圆的加工，又可以使弯板绕定位轴总成转动180°，进行工件另一侧外圆的加工，保证每次旋转，加工外圆都在夹具体的旋转中心上。该夹具实现工件一次定位装夹，即可完成工件上两外圆的加工，与现有技术相比，可以缩短加工时间一倍以上，并消除了两次定位装夹造成的人为误差，有效的保证了加工精度的稳定性。该夹具操作简单，装夹方便，定位精确，在保证质量的前提下可以进行批量生产。

上述步骤（3）中，将双轴基座固定在弯板上，弹性定位销总成与弯板的一个定位孔配合定位，锁紧定位轴总成，车刀车一端外圆，一端加工完毕，将定位轴总成松开，弯板顺时针旋转，使弹性定位销总成逐渐脱离定位孔，弯板旋转180°后，弹性定位销总成自动与另一定位孔配合定位，锁紧定位轴总成,车另一端外圆，保证两外圆中心线尺寸250±0.2mm。

上述弹性定位销总成包括与立板固定连接的套筒Ⅰ，套筒Ⅰ的端部固定连接有端盖，套筒Ⅰ内设置有阶梯孔，阶梯孔内设置有与其配合的定位斜面销，定位斜面销的斜面端与定位孔配合，定位斜面销的外侧环绕有弹簧Ⅰ。采用这种结构形式后，既可以对弯板及其上的工件进行定位固定，又能保证弯板可以绕定位轴总成旋转180°，弹性定位销总成中的定位斜面销自动弹出对弯板进行定位，保证一次定位装夹即可完成两侧外圆的加工，装夹加工时间与普通方式相比效率提高一倍以上。

上述定位斜面销中与斜面端相对的一端设置有键槽，阶梯孔上设置有与键槽配合的定位键，通过定位键与键槽配合，对定位斜面销进行导向，保证定位斜面销的动作稳定性，以保证定位精度。定位斜面销上设置有轴肩，弹簧Ⅰ的一端与轴肩固定连接、另一端与阶梯孔的台阶固定连接，既能保证定位斜面销可以自动复位，又可以缓冲定位斜面销的动作。

上述定位轴总成包括定位轴，定位轴的一端伸出弯板、且该端安装有锁紧螺母Ⅰ，加工时，通过锁紧螺母Ⅰ将弯板锁紧，保证弯板被牢固固定，一端外圆加工完毕后，松开锁紧螺母Ⅰ，将弯板绕定位轴旋转180°，加工另一侧外圆。

上述工件定位支撑总成包括定位销、支撑件Ⅰ、支撑件Ⅱ以及与支撑件Ⅱ配合的弹性压紧机构，通过支撑件Ⅰ和支撑件Ⅱ支撑工件，通过两定位销及钩头压板将工件固定在弯板上，以保证加工精度。

上述弹性压紧机构包括与弯板固定连接的套筒Ⅱ，套筒Ⅱ内安装有双头螺栓，双头螺栓的下端与套筒Ⅱ螺纹连接、上端螺纹连接有锁紧螺母Ⅱ，双头螺栓的外侧套装有钩头压板，钩头压板与支撑件Ⅱ配合，钩头压板的下端连接有弹簧Ⅱ。通过锁紧或松开锁紧螺母Ⅱ，实现钩头压板的压下或抬起，从而实现钩头压板对工件的压紧或松开。

该加工方法的有益效果：

1、采用旋转式装夹，只需一次定位装夹，消除了两次定位装夹的人为误差，有效的保证了加工精度的稳定性，避免了现有技术中采用非旋转式定位装夹时，中心距变化不稳定的缺陷，其中心距变化最大达1mm，总装配后共面平面度变化在2mm以上，产品必须100%检验。采用旋转式定位装夹后，中心距变化在0.05以内，平面度变化在0.8以下,可以保证设计要求。

2、装夹容易，大大的提高了生产效率。弯板旋转时只需松开锁紧螺母Ⅰ，转动弯板，弯板转动时驱动定位斜面销脱离定位孔，当弯板旋转到位后定位斜面销自动弹出，完成定位，装夹加工效率与现有技术相比提高一倍以上。

3、采用焊前预热，焊后保温、缓冷，预热有利于减低中碳钢热影响区的最高硬度，防止产生冷裂纹，还能改善接头塑性，减小焊后残余应力，从而克服了中碳钢在焊接热影响区产生的裂纹和脆化等缺陷，产品质量大大提升。

4、该夹具使用在普通车床，操作简单，装夹方便，定位精确，在保证质量的前提下可以进行批量生产。

附图说明

图1为发明具体实施方式的结构示意图。

图2为图1中A-A的剖视结构示意图。

图3为图2中B向结构示意图。

图4为双轴件的结构示意图。

图中：1－端盖，2－弯板，3－定位销，4－钩头压板，5－支撑件Ⅱ，6－支撑件Ⅰ，7－双轴基座，8－衬套，9－锁紧螺母Ⅰ，10－定位轴，11－套筒Ⅰ，12－定位斜面销，13－键槽，14－定位键，15－弹簧Ⅰ，16－立板，17－带肩六角螺母，18－定位轴套，19－弹簧Ⅱ，20－套筒Ⅱ，21－锁紧螺母Ⅱ，22－双头螺栓，23－定位孔，24－阶梯孔，25－轴肩，26－管梁。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本方案进行阐述。

一种双轴件的加工方法，该双轴件包括两个对称的双轴基座7和与两双轴基座7固定连接的两根管梁26，该双轴件的加工方法包括如下步骤：

（1）对双轴基座7钻孔锪台：锪台时，先锪一侧台，然后翻转双轴基座7再锪另一侧台，保证厚度为14±0.5mm；

（2）将双轴基座7固定安装在夹具上；

（3）对双轴基座7的两个轴端进行车外圆加工；

（4）对双轴基座7的两个轴端进行车螺纹加工：保证M45×3螺纹的中径为φ43.05±0.26mm、底径为φ41.75±0.5mm；

（5）钢管下料形成管梁26：保证管梁26的长度为804±1mm；

（6）将两管梁26的两端分别与两双轴基座7的相应轴端进行焊接。

双轴基座7和管梁26的工件材料分别为45#钢，属中碳钢，其焊接性能不好，在焊接热影响区容易产生裂纹和脆化等缺陷，所以，在上述步骤（5）中，先将步骤（1）、（2）、（3）和（4）加工的双轴基座7与步骤（5）加工的管梁26分别在恒温箱中整体预热至200°C，焊接后将工件放置在560°C回火炉中，按批次保温3小时后随炉冷却至室温，保证抗拉强度大于或等于500Mpa。上述焊前预热、焊后保温、缓冷工艺中，焊前预热有利于降低中碳钢热影响区的最高硬度，防止产生冷裂纹，还能改善接头塑性，减小焊后残余应力，从而克服了中碳钢在焊接热影响区产生的裂纹和脆化等缺陷，产品质量大大提升。

上述夹具包括立板16和弯板2，所述立板16与弯板2通过定位轴总成连接，弯板2上靠近立板16的一端设置有两个定位孔23，两定位孔23与定位轴10轴向平行，且两定位孔23对称设置在定位轴10的两侧，所述立板16上安装有可与两定位孔23配合的弹性定位销总成，弹性定位销总成一次只与一个定位孔23配合；所述弯板2的端面上设置有工件定位支撑总成。

上述步骤（3）中，将双轴基座固定在弯板2上，弹性定位销总成与弯板2的一个定位孔23配合定位，锁紧定位轴总成，车刀车一端外圆，一端加工完毕，将定位轴总成松开，弯板2顺时针旋转，使弹性定位销总成逐渐脱离定位孔23，弯板2旋转180°后，弹性定位销总成自动与另一定位孔23配合定位，锁紧定位轴总成,车另一端外圆，保证两外圆中心线尺寸250±0.2mm。

其中，弹性定位销总成包括与立板16固定连接的套筒Ⅰ11，套筒Ⅰ11的端部固定连接有端盖1，套筒Ⅰ11内设置有阶梯孔24，阶梯孔24内设置有与其配合的定位斜面销12，定位斜面销12的斜面端与定位孔23配合，定位斜面销12的外侧环绕有弹簧Ⅰ15。定位斜面销12中与斜面端相对的一端设置有键槽13，阶梯孔24上设置有与键槽13配合的定位键14。定位斜面销12上设置有轴肩25，弹簧Ⅰ15的一端与轴肩25固定连接、另一端与阶梯孔24的台阶固定连接。

定位轴总成包括定位轴10，定位轴10的一端伸出弯板2，且定位轴10中伸出弯板2的一端安装有锁紧螺母Ⅰ9，该锁紧螺母Ⅰ9为带肩六角螺母。

工件定位支撑总成包括定位销3、支撑件Ⅰ6、支撑件Ⅱ5以及与支撑件Ⅱ5配合的弹性压紧机构，优选采用两个沿定位轴10对称设置的定位销3，一个与定位轴10同轴的支撑件Ⅰ6，两个沿定位轴10对称设置的支撑件Ⅱ5和弹性压紧机构。其中，弹性压紧机构包括与弯板2固定连接的套筒Ⅱ20，套筒Ⅱ20内安装有双头螺栓22，双头螺栓22的下端与套筒Ⅱ20螺纹连接、上端螺纹连接有锁紧螺母Ⅱ21，该锁紧螺母Ⅱ21为带肩六角螺母，双头螺栓22的外侧套装有钩头压板4，钩头压板4与支撑件Ⅱ5配合，钩头压板4的下端连接有弹簧Ⅱ19。

加工时，将双轴基座7放置在支撑件Ⅰ6和支撑件Ⅱ5上，利用两定位销3将双轴基座7定位在弯板2上，利用钩头压板4将双轴基座7压紧固定。定位斜面销12与弯板2上的其中一个定位孔23配合定位，并拧紧定位轴10上的锁紧螺母Ⅰ9，车刀车一端外圆，一端加工完毕，将锁紧螺母Ⅰ9松开，弯板2顺时针旋转，使定位斜面销12从该定位孔23内弹出，弯板2旋转180°后，在弹簧Ⅰ15的作用下，定位斜面销12自动与另一定位孔23配合定位，锁紧锁紧螺母Ⅰ9,车另一端外圆。这种结构形式可以保证弯板2每次旋转，加工外圆都在夹具的旋转中心上，由夹具的精度保证两外圆的中心距及装配后的平面度要求。

本发明具有如下优点：

1、采用可旋转的弯板2，在普通车床上实现工件只需一次定位装夹，完成两外圆的加工，消除了两次定位装夹的人为误差，有效的保证了加工精度的稳定性，避免了现有技术中采用非旋转式定位装夹时，中心距变化不稳定的缺陷，其中心距变化最大达1mm，总装配后共面平面度变化在2mm以上，产品必须100%检验。采用旋转式定位装夹后，中心距变化在0.05以内，平面度变化在0.8以下,可以保证设计要求。

2、装夹容易，有效的提高了生产效率。弯板2旋转时只需松开锁紧螺母Ⅰ9，转动弯板2，弯板2转动时驱动定位斜面销12克服弹簧Ⅰ15的弹力脱离定位孔23，当弯板2旋转180°后，定位斜面销12自动弹出，完成定位，与现有技术相比有效的缩短了装夹加工时间，加工效率可以提高一倍以上。

3、采用焊前预热，焊后保温、缓冷，预热有利于降低中碳钢热影响区的最高硬度，防止产生冷裂纹，还能改善接头塑性，减小焊后残余应力，从而克服了中碳钢在焊接热影响区产生的裂纹和脆化等缺陷，产品质量大大提升。

4、上述夹具使用在普通车床，操作简单，装夹方便，定位精确，在保证质量的前提下可以进行批量生产。

本发明中未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述，当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述实施方式，本领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种双轴件的加工方法，其特征是：该双轴件包括两个对称的双轴基座和与两双轴基座固定连接的两根管梁，该双轴件的加工方法包括如下步骤：

（1）对双轴基座钻孔锪台；

（2）将双轴基座固定安装在夹具上；

（3）对双轴基座的两个轴端进行车外圆加工；

（4）对双轴基座的两个轴端进行车螺纹加工；

（5）钢管下料形成管梁；

（6）将两管梁的两端分别与两双轴基座的相应轴端进行焊接；

其中，步骤（2）中所述夹具包括立板和弯板，所述立板与弯板通过定位轴总成连接，弯板上靠近立板的一端设置有两个定位孔，两定位孔与定位轴轴向平行，且两定位孔对称设置在定位轴的两侧，所述立板上安装有可与两定位孔配合的弹性定位销总成，弹性定位销总成一次只与一个定位孔配合；所述弯板的端面上设置有工件定位支撑总成。

2.根据权利要求1所述的双轴件的加工方法，其特征是：所述步骤（5）中，先将步骤（1）、（2）、（3）和（4）加工的双轴基座与步骤（5）加工的管梁分别在恒温箱中整体预热至200°C，焊接后将工件放置在560°C回火炉中，按批次保温3小时后随炉冷却至室温，保证双轴基座和管梁之间的焊接接头的抗拉强度大于或等于500Mpa。

3.根据权利要求1或2所述的双轴件的加工方法，其特征是：所述步骤（3）中，将双轴基座固定在弯板上，弹性定位销总成与弯板的一个定位孔配合定位，锁紧定位轴总成，车刀车一端外圆，一端加工完毕，将定位轴总成松开，弯板顺时针旋转，使弹性定位销总成逐渐脱离定位孔，弯板旋转180°后，弹性定位销总成自动与另一定位孔配合定位，锁紧定位轴总成,车另一端外圆，保证两外圆中心线尺寸250±0.2mm。

4.根据权利要求1或2所述的双轴件的加工方法，其特征是：所述弹性定位销总成包括与立板固定连接的套筒Ⅰ，套筒Ⅰ的端部固定连接有端盖，套筒Ⅰ内设置有阶梯孔，阶梯孔内设置有与其配合的定位斜面销，定位斜面销的斜面端与定位孔配合，定位斜面销的外侧环绕有弹簧Ⅰ。

5.根据权利要求4所述的双轴件的加工方法，其特征是：所述定位斜面销中与斜面端相对的一端设置有键槽，阶梯孔上设置有与键槽配合的定位键，定位斜面销上设置有轴肩，弹簧Ⅰ的一端与轴肩固定连接、另一端与阶梯孔的台阶固定连接。

6.根据权利要求1或2所述的双轴件的加工方法，其特征是：所述定位轴总成包括定位轴，定位轴的一端伸出弯板、且该端安装有锁紧螺母Ⅰ。

7.根据权利要求1或2所述的双轴件的加工方法，其特征是：所述工件定位支撑总成包括定位销、支撑件Ⅰ、支撑件Ⅱ以及与支撑件Ⅱ配合的弹性压紧机构。

8.根据权利要求7所述的双轴件的加工方法，其特征是：所述弹性压紧机构包括与弯板固定连接的套筒Ⅱ，套筒Ⅱ内安装有双头螺栓，双头螺栓的下端与套筒Ⅱ螺纹连接、上端螺纹连接有锁紧螺母Ⅱ，双头螺栓的外侧套装有钩头压板，钩头压板与支撑件Ⅱ配合，钩头压板的下端连接有弹簧Ⅱ。