液压支架用立柱外缸加工工艺探讨.pdf

3 2 煤 炭 科 技 C0AL S CI ENCE TECHNOLOGY MAGAZI NE 2 0 1 0年第 4期 No ．4 2 01 0 文章编号 1 0 0 8 --3 7 3 1 2 0 1 0 0 4 0 0 3 2 0 2 液 压 支 架 用 立 轻 外 缸 加 工 工 艺 探 讨 时永春， 樊多远 徐州矿务集团有限公 司 华东机械厂， 江苏 徐州2 2 1 0 0 6 摘要重点针对特殊结构支 架立柱外缸加工制作过程 中的位置精度 即同轴度 0 ． 0 5 mm 难 以保 证的 问题进 行 了详细分析 ， 并在不采用特 制材 料 ， 不制作专用工装 的情况 下， 通过增设工艺基准 ， 分步珩磨 等措施完成 了对该外缸 的加工 ， 基本保证 了精度要求。 关键词 支架外缸 ； 加工方案； 难点分析 ； 工艺措施 ； 加工工艺 中图分类号 T D 3 5 5 ． 4 文献标志码 B 液压支架立 柱外缸是液压支架 中的主要承载 件 ， 承担着井下采煤面的支护工作 ， 对煤矿安全 、 高 效生产起到关键性的作用 。 对立柱外缸无论从选材、 热处理还是加工精度 、焊接强度及密封性能都有较 高的要求。而立柱内孔与缸口的同轴度更是加工中 的重中之重 ，技术上要求同轴度一般在 0 ． 0 6 m m 左右。 它决定着立柱的密封和承载性能 ， 对立柱的使 用性能和寿命起着至关重要的作用。 1 立柱外缸的一般加工工艺 根据现有设备 ，华东机械厂加 工立柱外缸的工 艺步骤一般为 ① 下料； ② 热处理； ③ 粗车加工， 截 长短至所需长度 ，在缸筒一端外倒角 5 X 4 5 。 深孔 镗床用定位基准 ； ④ 深孔镗床， 通镗内孑 L ； ⑤ 珩磨， 通珩 内孔 ； ⑥ 半精车加工 ， 利用镗珩好 的内孔 两端 定位以软爪撑一端， 伞形顶尖顶另一端 这种定位加 紧方式简称撑顶 精车出外圆架子 口； ⑦ 精车加工 ， 数控车床撑 内孔 、 架架子 口， 加工缸 口各部尺寸。这 里介绍到工序④ 、 ⑤ 时强调 了“ 通 ” 镗 、 “ 通 ” 珩 ， 主要 是为工序⑥ 车架子口提供定位基准。 架子口是内孔 轴线基准向外径的传递，它是保证 内孔与缸 口同轴 度的关键步骤 ， 是后续加工缸 口各尺寸的定位基准。 2 组合式外缸加工工艺方案 2 ． 1 方 案的提 出 该厂加工立柱外缸的一般工艺过程能满足绝大 多数立柱外缸的加工需要 ，但如图 1 所示的立柱外 缸是由缸筒体 1和外导向套 3 通过过盈配合焊接而 成的组合件 ，因其结构上的变化就不能简单地照搬 以上工艺 ， 否则会使加工无 法完成f 注 图 中尺寸 2 1 0 、 5 9 2为缸筒体 内孔直径和长度， 2 3 5 “ 、 2 4 0为外导向套 内孔直径和长度 ， 7 3 2为外缸总长 ， 单位为 mm； 0 ． 4为内孔表面粗糙度 ， 单位为 ix m 。 排 除从材料、 工装 的角度考虑， 这种缸的加工有两种工 艺方案可供选择。一种是先加工 出缸简体和外导 向 套的配合部分 ，其余各部尺寸均在热装组焊成整体 后进行 ；另一种是先对缸简体进行 内孔的镗珩加工 及车好外圆架子口、 再与外导向套热装组焊后 ， 进行 缸 口各部尺寸的加工。但不论选用哪一种工艺方案 都给后续加工带来一些困难 ， 使加工无法完成。 ＼ 、 、 ’ 4 n ， ＼ ＼ 、国 I v 、 皇 I n 5 9 2 ／ 7 3 2 54 5 o ／ 1 缸筒体 ； 2 架子 口； 3 外导 向套 图 1 组合式外缸 的结构 2 ． 2 方案的 比较 采用第一种方案 ， 组焊成整体后加工 ， 这时镗珩 工序只能加工缸筒体的内孔 2 1 0 mm， 而外导向套 的 内孔 为 西2 2 5 m m大 于缸 简体 内孔不 能参 与镗 珩 ，这样镗珩结 束后 的外缸一 端为珩好 的内孔 2 1 0 m m、另一端为焊接前的粗加工孔 2 2 5 mm， 两 孔并不在同一条轴线上。如用这两个孔作车架子 口 2 0 1 0年第 4期 时永春等 液压支架用立柱外缸加工工艺探讨 3 3 的定位基准，将造成车出的架子 口与缸简体 内孔轴 线不同轴 ， 无法保证缸 口各尺寸加工后与 b 2 1 0 m m 的同轴度要求。因此不能用外导 向套 的粗加工孔代 替缸简体的通孔作定位基准车架子 口。这就丧失 了 基准的传递 ，后续的加工 因失去了定位基准而无法 继续， 致使加工失败。 采用第二种加工方案 ，即先对缸筒体进行内孔 的镗珩并车好外圆架子 口后 ，再与外导向套热装组 焊 ， 这样架子 口与缸简体内孑 L 可保证同轴度要求。 可 新的问题又来 了车好 的架子 口会 因为随后进行的 焊接而产生变形 ， 失去应有 的精度 ； 烧伤 内孔表面 ， 珩磨好的内孔表面会因为焊接时的高温被烧坏。 3 制定工艺措施 、 化解加工难点 针对 问题 的症结 ， 该厂相应地制订 了工艺措施 决定采用增设工艺基准 、 分步珩磨的办法加 以补救 ， 解决 了第二种加工方案存在的问题 。具体做法是 3 ． 1 增 设工艺基 准 为解决车好的架子 口因焊接变形精度下降 ， 不 能满足精度要求的问题 ，该厂在缸简体与外导 向套 热装后 、 焊接前 ， 利用两部件过盈配合所产生 的摩擦 力 ， 在车床上用软爪撑 西2 1 0 m i D _ 内孔 ， 中心架架外 圆架子 口， 在缸 口的右端 车出一个 33 0 。 、 表 面粗 糙度 R a 1 ． 6的内倒角做工艺基准 ， 在原架子 口因焊 接变形而被破坏后 ，利用它来重修架子 口，传递基 准 ， 解决了后续加工的定位基准问题。 3 ． 2 分步珩磨 采用分步珩磨的办法解决缸简体 内表面的烧伤 问题。 第一次珩磨 留量 安排在缸筒体组焊前 ， 利用 它获得较高 的内孔精度来 保证车 出的架 子 口的精 度 ； 第二次珩磨安排在焊接后 ， 修整烧伤的内孔表面 并使其达到图纸的各项技术要求。 4 工艺实施步骤 4 ． 1 选 料 缸筒体选用 2 7 S i Mn材质 ，规格为 2 4 5 ram 2 2 mm的无缝管 ； 外导向套选用 2 7 S i Mn材质 ， 规格 为 西2 7 3 mm2 7 mm的无缝管。 4 ． 2工艺流程 1 缸简体 下料 长 6 0 0 m l T l ， 调质处理 HB 2 4 0 ～ 2 8 0 。 ① 车床 硬爪撑顶缸筒体毛坯两端内孔 ， 距两 端面 1 5 0 mm处起 车出两架子 口， 在一端车外 圆 卡 口 ； 截长短 保证尺寸 5 9 4 ． mlT l 。并在无卡 口端车 外倒角 54 5 。 ， 表面粗糙度 R a 1 ． 6 ； ② 深孔镗 通镗 内孔至 2 0 9 ． 5 m m， 表面粗糙度 R a 3 ． 2 ； ③ 深孔珩 磨 珩磨内孔 2 0 9 ． 7 m m、 表面粗糙度R a 0 ． 8 ； ④ 车床 软爪撑顶缸简体 卡口端朝外 车配合面 西2 4 0 Il l 8 6 m n q 1 0 2 mm长 ， 外倒角 42 0 。 ， 并在原架子 口位置 精 车架子 口 2 4 2 ， m l T l x 5 0 I T l m长 ，表 面粗糙度 Ra 1 ． 6。 2 外 导 向套 下 料 长 2 4 8 mi l l ，调 质 处 理 H B 2 4 0～2 8 0 。① 车床 硬爪夹持外 圆， 去端面见平 ， 车 2 7 3 l n m外 圆 ；② 车孔 2 2 5 mm，内配合面 2 4 0 m m1 0 2 mm长 ； ③调头 ， 卡外圆， 去端 面， 保证总长 2 4 2 mm， 车外圆 西2 7 3 m m接刀。 3 组合式外缸 ① 分别清洗缸筒体 、外导 向 套； ② 热装， 将外导向套加热到 3 5 0 ℃左右迅速与缸 筒体装配到位， 冷却至室温； ③ 车 车床用软爪撑 西 2 1 0 m m 内孔 ， 架架子 口， 在外导向套端 内口处车出 33 0 。 的内倒角 ； ④ 焊接 按技术要求将缸简体与 外导向套焊接成一体； ⑤ 珩磨， 珩磨内孑 L 至 2 1 o mm，表面粗糙度 R a 0 ． 4 ； ⑥ 车床 ， 软爪撑内孔 、 顶 3 3 0 。 内倒角 ， 重修架子 口； ⑦数控车床 ， 软爪撑 内孔 、 架架子 口， 编程加工缸 口各部尺寸。 外缸加工顺利完 成 与本例无关的工序未列出 。 5结语 本工艺没有从选 材及制作特殊工 装 的角度考 虑 ， 主要是因为生产周期较短 ， 加工批量少。且当时 也没有合适的材料及工装 。本工艺正是在这种情况 下制定的。 它的最大特点就是不需要借助特殊设备 、 材料及专 门制作的工装 ， 在现有的生产条件下 ， 利用 工艺的方法 ， 即可完成对该缸的加工 。经验收 ， 外缸 各项技术指标达到了设计要求。本工艺的不足仍然 是 同轴度 ， 由于它增加了基准的传递 ， 不如直接用架 子口做基准车出的缸 口同轴度那么高 同轴度可控 制在 0 ． 0 2 mm之 内 ，而运用本工艺车出缸 口的 同轴度一般在 西0 ． 0 3 mm左右 。同轴度有一定的下 降。 但保证了图纸 的要求 ， 可以作为加工此类外缸的 一 种 方 法 。 作者 简介 时永春 1 9 6 2 一 ， 男， 江苏徐 州人 ， 1 9 8 9年毕 业于徐 州职工大学机械制造专业 ， 徐州矿 务集团有限公 司华 东机械厂质检科助理工程 师。 收搞 日期 2 0 1 0 0 6 2 6