連杆大孔滾壓刀（dāo）具高效（xiào）安放滾珠的防錯工具

針對連杆大孔滾壓刀具更換滾（gǔn）珠過（guò）程中存在安（ān）裝效率低、容易（yì）漏裝的技術問題，設計製作了一套連杆大孔滾壓刀具高效安放（fàng）滾珠的防錯工具。通過五孔手柄上與五孔承珠轉盤（pán）不同的配合位置，實現滾（gǔn）珠的快速定位安裝。通過承珠轉盤上（shàng）各個孔（kǒng）位之間黃銅片、導線、發光二極管和3V紐（niǔ）扣電池的連接，實現（xiàn）對漏（lòu）裝滾珠的報（bào）警提示。有效地提升了（le）連杆大孔滾（gǔn）壓刀具安放滾珠的效率，降低了漏裝概率。

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序 言

滾壓加工是一種（zhǒng）近幾十年興起的光整（zhěng）加工技術，具有生產效率高、表麵粗糙度值（zhí）低及生產成本低的優點。而且（qiě）滾壓加工通過對工件表麵擠壓產生冷作硬化後，使（shǐ）工件表麵（miàn）的硬度和疲勞強度大（dà）大提高，這是傳統金屬切削光整（zhěng）加工工藝所無法比擬的優勢。在（zài）一定程度上其能代替工件表麵（miàn）淬（cuì）火（huǒ）工藝，可以大幅提升機械產品（pǐn）的使用壽命。發動機連杆作為大批量生（shēng）產（chǎn）的零件尤其適用滾壓工藝。

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問題背景

EA888發動機（jī）的連杆小孔是發動機上精度最高的部（bù）分，其（qí）孔（kǒng）徑（jìng）精度高達φ（23.013±0.005）mm。孔的表麵輪廓粗糙度值要求Rz＝1.8mm。製（zhì）造上采用“鑽→粗鏜→半（bàn）精鏜→精（jīng）鏜→滾壓”的工藝路線，其中滾壓是最終工序，即用滾刀（見圖1）的滾珠對連杆小孔（kǒng）表麵進行滾壓加工。滾（gǔn）壓承擔著保證尺寸精度、表（biǎo）麵粗（cū）糙度同（tóng）時在工件表麵擠（jǐ）壓形成一層冷作硬化層的重要作（zuò）用。而滾壓刀（dāo）具上的鋼製滾珠就是（shì）與連杆小（xiǎo）孔表麵直接滾壓（yā）成形的核心元件，滾珠的安裝要求是一次換裝5顆。

圖1　連（lián）杆小孔滾刀1—切削液管　2—刀柄（bǐng）　3—彈簧　4—安裝有軸承的套管　5—滾珠（共（gòng）５顆呈72°均布）

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技術難點

1）單顆滾珠安裝存在漏裝的風險，一旦少裝一顆滾珠，加工（gōng）時，在不平衡的徑向力作用下會使滾壓刀具產生彎曲變形，導（dǎo）致零件報廢。嚴重的會影響機床主軸的回（huí）轉精度，造成機床不能保證加工穩定性和精度的要（yào）求。以（yǐ）前就發生過操作人員漏裝滾珠而導致的事故，造成（chéng）滾刀報廢。2）滾壓是一（yī）種高精度的加工方（fāng）式，滾（gǔn）珠的直徑（6±0.02）mm有很嚴格的要求。但有時滾珠中會混有直徑嚴（yán）重偏大的滾（gǔn）珠（zhū）（由於滾刀的結構和（hé）工作原理，直徑（jìng）偏大的滾珠也能（néng）安裝到滾刀刀（dāo）柄中），在滾壓過程中會造成連杆小孔表麵精度超差。而滾珠直徑的差異依靠操作人員肉眼（yǎn）很難發現。3）手工一顆一顆安裝滾珠（見圖（tú）2）效率較低。圖2  手工安裝（zhuāng）滾珠

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現有技術的弊端（duān）

現有技術中（zhōng）已經有如下解決方案，但都存在（zài）問題。

（1）針對更（gèng）換滾珠效率較低的問題　可以采用增加（jiā）一些備用刀具，多名操作（zuò）人員在設備（bèi）運行的（de）同時在機床外對備用刀（dāo）具安裝（zhuāng），使得安裝時間不占用換刀時間。該方案本質上隻是緩解矛盾，並沒有從根本上提升效率。

（2）針對單顆（kē）滾珠安裝存在漏（lòu）裝的風險　可以加強操作人（rén）員責（zé）任心的教育。在操作人員安裝刀具後（hòu）由班長再進行（háng）一（yī）次檢驗。該方（fāng）案在操（cāo）作人員高強度勞動、倒夜班（bān）等精神疲勞的狀態（tài）下（xià）依然存在漏裝的風險，班長複檢會增加班長的勞動強度。

（3）針對滾珠中會混有直（zhí）徑嚴重偏（piān）大的滾珠的問題　在換刀前用千（qiān）分（fèn）尺（chǐ）對滾珠的直徑進行測量，將直徑超差的滾珠挑選出來。該方案費時費力，操作（zuò）過程中為了保（bǎo）證滾珠的清潔度，事先必須嚴格清（qīng）潔所用的工具和千分尺，操作過程中必（bì）須帶全新的手（shǒu）套，且操作（zuò）過程十分不方便（biàn）。

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解（jiě）決措施

設計製作一種連杆（gǎn）小孔滾壓刀具高效安放滾珠的防錯（cuò）工具（見圖3），可實現低成本、準確、高（gāo）效地放置滾珠。

圖3  連杆小孔滾壓刀具高效安放滾珠的防錯工具三視圖

該裝置詳細技（jì）術特征如下。

1）在五（wǔ）孔手柄上安裝（zhuāng）1個五孔（kǒng）的承珠轉盤，通過限位銷控製孔眼對齊（qí）的導通位（wèi）置（見圖4）和孔眼錯位的（de）截止位置（見圖5）的兩個工作位。

2）在（zài）承珠轉盤上的5個孔眼中安裝（zhuāng）帶黃銅彈簧（huáng）片的塑料套，他（tā）們之（zhī）間用導線與發光（guāng）二極管（guǎn）和3V紐扣電池相連。

3）在手柄上的5個孔的直徑為滾珠直徑尺寸上（shàng）偏差。

圖4  導通位置 
圖5  截止位置

連接關（guān）係（見圖6所示裝配圖）：在手柄上有5個與滾刀安裝滾珠（zhū）口位置相吻合的落珠孔，且落珠（zhū）孔的直徑尺寸是滾珠的直徑上偏差尺寸；承珠轉盤上與（yǔ）手柄通過軸和螺釘聯接，且（qiě）承珠轉盤能繞著軸旋轉；手柄上（shàng）有2個限位銷，分別對應承珠轉盤上5個承珠孔與手柄上5個與滾刀安裝滾珠口位置相吻合的落珠孔對齊與錯開的位置；承珠轉盤上5個承珠孔中定向（xiàng）安裝有塑料套；塑（sù）料套（tào）的兩側安裝有黃銅彈簧片；黃銅彈（dàn）簧片以軸（zhóu）的軸心（xīn）線按圓周方向分布；黃銅彈簧片之間和發光二極管、紐扣電池用導線串聯（lián）連接。操作步驟：使用時將該工具的承珠轉盤上（shàng）5個承珠孔與手柄上5個落珠孔（kǒng）撥到錯開呈截止狀態（見圖8），伸（shēn）入裝有滾珠的罐子中挖取滾（gǔn）珠（見圖9），當承珠轉盤上5個承珠孔中有滾珠時，黃銅彈性片、發光二極管與紐扣電（diàn）池之間形成串聯（lián）回路，發光二極管發（fā）光，證（zhèng）明沒有漏裝滾（gǔn）珠，達到防錯目的。然後將該工（gōng）具手柄（bǐng）上的5個落珠孔對準滾刀安裝滾珠口，轉（zhuǎn）動承珠轉盤到落珠限位銷位置，承珠轉盤上5個承（chéng）珠孔與手柄上5個落（luò）珠（zhū）孔對齊（見圖10）。滾珠（zhū）在重力的作用下自動落入（rù）滾刀（dāo）滾珠安裝孔。沒有落下的滾珠就是直（zhí）徑尺寸偏（piān）大的滾珠，達到檢驗滾珠直徑（jìng）的目（mù）的。

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使用效果

1）從滾珠（zhū）盒（hé）子中一次挖取可同時安裝5顆滾（gǔn）珠，不需要一顆顆滾（gǔn）珠手工擺放，操作效率高。

2）利用5顆鋼（gāng）製滾珠在承珠孔中形成串聯電路，具有防止（zhǐ）漏裝的作用，可以避免人為操作失誤，可靠性（xìng）高。

3）利用手柄（bǐng）上的5個落珠孔的直徑限（xiàn）製，能（néng）夠剔除直徑尺寸偏大的滾（gǔn）珠。

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結束語（yǔ）

本裝置（zhì）具有操作簡單、可靠高效的特（tè）點，在安裝多顆滾珠的裝配場合有很大的推廣價值。