电潜泵电机头同轴度超差控制工艺研究

摘要：本文通过机械加工零件同轴度超差的影响因素，对电潜泵上电机头同轴度超差进行原因分析，找到解决措施，工艺得到改进，使电潜泵上电机头同轴度控制在图样要求的范围内。

关键词：同轴度；超差；原因分析；工艺改进

1.前言

116上电机头（图1）在潜油电机中上连保护器，下连潜油电机，是潜油电机中的重要配件，结构复杂，尺寸精度及形位公差的要求都非常高，加工困难。但在加工过程中却出现了一些惯性质量问题，尤其是两端铜套对φ73内孔的同轴度要求是φ0.025。在以前的生产加工中，达不到该要求，只能放宽要求到φ0.05。在潜油电机工作时，电机轴在上电机头内部两端铜套内转动，若两端铜套对φ73内孔的同轴度超差太多，电机轴和上电机头铜套之间就会长期受到较大的磨擦力而磨损，出现“偏磨”现象，增大阻力，影响潜油电机的质量。因此，急需对这个问题进行分析整改并及时解决。

2.同轴度超差的影响因素

在机械加工中，零件的尺寸、几何形状及表面间相对位置的形成，取决于刀具和工件在切削过程中的相互位置关系，因此，同轴度超差的影响因素较多，主要的因素有机床误差和工艺因素。

2.1.机床误差

合格的机床经过较长时间的使用后，由于不可避免的磨损和其它原因，原有的精度会有不同程度的降低，进而产生加工误差。影响机床精度的最主要因素是导轨误差和主轴误差。

导轨误差，导轨是机床中确定主要部件相对位置的基准，也是运动的基准，它的各项误差直接影响被加工工件的精度；主轴误差，机床主轴是刀具的位置基准和运动基准，它的误差直接影响到工件的加工精度。

2.2.工艺因素

零件的机械加工，通过直接改变形状、尺寸、相对位置等，使其成为成品或半成品的过程，就是机械加工工艺过程。在拟定机械加工工艺时，需确定工件装夹、加工顺序等因素。

工件装夹，工件装夹是工件在机床上或夹具中定位、夹紧的过程。工件加工基准选择不合理，定位不准确，或夹紧过程中产生变形，工件的位置度就会产生误差。

加工顺序，应遵循先加工基准表面，后加工功能表面。先加工主要表面，后加工次要表面。先安排粗加工工序，后安排精加工工序。加工顺序不合理，会导致后序对前序的加工精度产生重大影响。

3. 116上电机头同轴度超差原因

3.1. 116上电机头同轴度超差的加工工序

对有同轴度要求的部位加工，或在加工时选取定位基准不正确的工序，才影响同轴度加工质量。在116上电机头的加工工艺过程中，下料、粗车、热处理、半精车是粗加工，各表面未到成品尺寸，都有加工余量，不会影响同轴度；粗铣、精铣、钳、焊套筒、车套筒工序，未加工有同轴度要求的部位。因此，这些工序的加工对同轴度无影响。

精车1、精车2、精车铜套工序，是直接加工了有同轴度要求的部位，作为定位基准的工序，镗铰引线孔工序虽无同轴度要求，但该序加工却对同轴度有影响，所以，分析这几序加工过程对同轴度超差的影响。

3.2. 116上电机头同轴度超差原因分析

3.2.1.机床误差

对于机床误差，通过对机床精度进行检测，以判断是否是产生同轴度误差的因素。经对影响116上电机头同轴度所涉加工工序使用机床的精度检测，各项精度指标均在合格范围内。因此，可排除该因素。

3.2.2.工艺因素

3.2.2.1.基准选择的影响

精车1和精车2工序是在数控车床上对116上电机头的内外表面进行精加工，经这两序加工后，各部尺寸至成品。

精车铜套工序也是在数控车床上加工，经该序加工后，铜套至成品尺寸。

从两者的工序可知，在精车2序，所使用的定位基准是由精车1加工所成的各表面，在精车铜套工序，则再次使用了精车1、2序所形成的φ116外表面和端面，即铜套的加工是以精车1、工序形成表面为基准。为保证两端各表面的同轴度，是通过在A处找正来实现的，但在实际找正的过程中，必定存在误差，存在的误差会多次放大，使实际加工后的工件同轴度超差。

按“基准统一”原则，应选择多个表面加工时都能使用的定位基准作为精基准，便于保证各加工表面的相互位置关系，避免基准变换所产生的误差。

定位基准选择不合理，是116上电机头同轴度超差的一个因素。

3.2.2.2.加工顺序的影响

镗铰引线孔工序是在立式加工中心上加工而成，该工序是对引线孔各部尺寸，过电缆的开口槽部位精加工，其工序简图如图2所示（部分尺寸）

检验成品116上电机头的同轴度发现，在靠近开口槽部位会明显超差。对φ73内孔测量，发现该处存在不圆现象。经分析，由于该处加工后壁较薄，刀具的切削产生了径向变形，导致已经是成品尺寸的φ73孔的变形，使得在检验同轴度时产生误差，这虽不是引起同轴度超差的根本原因，但在测量时却会对同轴度产生误判。

加工顺序不合理，使φ73内孔产生变形，也是116上电机头同轴度超差的一个因素。

4.116上电机头加工工艺的改进

4.1.正确选择定位基准和合理安排加工顺序

为避免定位基准误差的产生和φ73孔变形，对加工工艺过程做了部分调整。在精车

1和精车2工序中，作以下调整：外径尺寸φ116留加工余量0.15～0.25，内孔φ73留余量0.20～0.30，4.19-18UNS-3A外螺纹留余量0.20～0.30。

在镗铰引线孔工序后增加精车3工序。

在该工序中，对φ116外径一次装夹加工完成，避免了两次装夹造成的两表面不同轴现象；对φ73孔精加工，消除了镗铰引线孔时产生的变形。

在车套筒之后、发黑工序前增加精车4工序，精车4.19-18UNS-3A外螺纹、外环槽和端面，同时保证端面和φ116外表面的垂直度，为精车铜套工序准备正确的定位基准。

4.2.正确装夹工件

正确装夹工件，要对软爪正确车削。可在加工116上电机头时，对软爪进行一次车削：夹持部分的直径要合适，一般可比夹持工件的外径大0.2mm左右；根部清根。

5.验证

以上上分析和工艺改进是否可行，即能否使加工的116上电机头同轴度合格，需验证。

先小批量投产10件116上电机头加工，以验证工艺措施是否正确。加工完成后，对同轴度检测，发现同轴度在0.010～0.020之间，初步表明分析正确，措施得当，可以进行批量试生产。

在批量试生产过程中，对工序过程进行了跟踪监测。在跟踪监测时，每次取样4件，共取25组、100件116上电机头检验同轴度。对记录数据采用 -R控制图分析改进工艺后加工的116上电机头同轴度是否可控，工序能力能否达到要求。

经过计算，说明改进加工工艺过程后，116上电机头同轴度加工过程能力充足，能够保证同轴度达到图样技术要求，可控制在φ0.025内。

6.结论

综合以上分析可知，116上电机头同轴度超差的现象，在消除机床误差影响的情况下，主要与工艺因素有关。在对加工工艺合理改进后，是能够保证116上电机头加工所要求的同轴度。目前，我厂生产的116上电机头未再批量性出现同轴度超差现象。

参考文献：

[1]甘永立.几何量公差与检测[M].上海：上海科学技术出版社.1993.05.

[2]宾鸿赞，曾庆福.机械制造工艺学[M].北京：机械工业出版社.1980.11.

作者简介：

李艳霞（1971— ），1992年7月毕业于石油大学（华东）机械系机制专业，从事技术设计工作，全国印刷机械标准化技术委员会（SAC/TC192）委员。现工作于潍坊东航印刷科技股份有限公司。