内六面体冲削制造方法技术

内六面体少切削制造方法，首先采用增大预制底孔来降低背吃刀量，从而达到降低切削力的目的，而后建立少切削模型来分析该方法的变化特性，再根据内六面体及扳手的制造误差标准确定制造时的最小背吃刀量，最后根据载荷大小采用放大系数或优选系数的方式控制合理的背吃刀量和预制底孔直径；采用少切削制造方法来加工内六面体，在保障其使用性能的前提下，降低了切削力，消除了因冲削力过大造成的精度降低，避免了对零部件强度设计的干扰，同时降低了制造能耗。

【技术实现步骤摘要】
内六面体冲削制造方法
本专利技术涉及冲削制造
，尤其涉及一种内六面体的冲削制造方法。
技术介绍
螺钉、螺栓等标准紧固件的内六面体批量生产大多采用镦制的方式，量小试制或异形非标受到工艺限制不适合镦制的一般采用冲削。冲削需要预制底孔，冲削工序安排在完成前道机加工之后，这会给半成品零件的基体带来较大的冲击，造成基体的变形，尤其对于细长的杆件，冲削力过大会造成前道加工精度的消失。而在螺纹插装阀、液压伺服控制系统装置中，存在大量用于调节、反馈、紧固的精密细长杆件，受到自身结构特点及使用场合的限制，只能采用内六面体的形式调节紧固，同时受到精度要求的影响，只能采用走心式精密数控机床一次性完成除内六面体的其余所有几何要素加工，最后单独采用液压机冲削完成内六面体的加工。冲削内六面体时的切削力大小直接影响到前道加工所形成的精度以及对零件自身强度的设计要求，传统冲削的预制底孔直径小于内六面体的对边尺寸，按照传统的内六面体结构选定基本尺寸后，冲削力也随之确定，为了避免冲削变形，设计时会根据冲削力增大基体的径向尺寸，造成材料浪费并给其他设计带来不必要的影响。为了避免冲削变形及给相关设计带来干扰，降低冲削时的切削力是解决问题的根本，且降低切削力能够有效节能降耗。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题在于提供一种内六面体冲削制造方法，以降低内六面体冲削时的切削力。本专利技术所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：内六面体冲削制造方法，具体步骤如下：1、确定内六面体冲削制造方法降低切削力的技术方案基于前道的机加工工艺，确定采用增大预制底孔直径的方式来减小冲削时的背吃刀量，内六面体冲削制造方法的预制底孔直径尺寸大于相应的内六面体对边尺寸，可使背吃刀量减小，而切削力也随之减小。2、建立内六面体冲削制造方法的少切削模型根据选定的切削力减小技术方案，建立少切削模型，以预制底孔的圆心作为原点建立平面坐标系，内六面体中心位于坐标系原点，且其中一组对边与x轴平行。随着底孔直径的增大，底孔的圆与内六面体的边相交，选距离顶点较近的作为交点，则顶点与交点之间的距离为少切削背吃刀量的一半，求解交点的坐标，即由式(1)解得交点坐标为(s/2)，并经换算得顶点坐标为(s/2),由顶点和交点坐标运算得少切削背吃刀量方程：根据式(2)运算得底孔直径方程：将对边尺寸作为待定常数，对式(2)中的底孔直径求导得少切削背吃刀量随底孔直径的变化率方程：将对边尺寸作为待定常数，对式(3)中的少切削背吃刀量求导得底孔直径随少切削背吃刀量的变化率方程：式(1)～(5)中：xA为顶点的x轴坐标；xB为交点的x轴坐标，yB为交点的y轴坐标；s为内六面体对边尺寸；d为底孔直径，理论约束为(s,)；a′pi为少切削背吃刀量，理论约束为(0,)。3、确定内六面体冲削制造方法的最小背吃刀量受到实际制造偏差及使用磨损的影响，底孔直径不能达到理论约束的上限值，少切削背吃刀量也无法达到理论约束的下限值；影响因素包括：内六面体对边尺寸偏差、扳手对边尺寸偏差、扳手对角尺寸偏差。为了保证内六面体正常使用，需确定最小背吃刀量，并在此基础上进行系数放大，以确保后期受到一定磨损后依然能够正常使用。约束最小背吃刀量因素有：内六面体对边尺寸达到上偏差极限值、扳手对边尺寸达到下偏差极限值、扳手对角尺寸达到下偏差极限值；以上均同时达到极限尺寸，扳手拐点围绕原点旋转后与内平面接触，接触点与内六面体顶点之间的距离即为对最小背吃刀量的极限约束。将拐点围绕原点旋转恢复至其所在对边与x轴平行状态，求解拐点的坐标，拐点为对边与对角斜边的交点，则拐点坐标方程：由式(6)解得拐点坐标为(s′min/2)，并由此换算得少切削时的最大底孔直径方程：将内六面体最大对边尺寸和由式(7)中求得的最大底孔直径代入式(2)得最小背吃刀量方程：将由式(8)中求得的最小背吃刀量经放大后代入式(3),并取内六面体最小对边尺寸，得设计底孔直径方程：式(6)～(9)中：xC为拐点的x轴坐标，yC为拐点的y轴坐标；emin为扳手最小对角尺寸；s′min为扳手最小对边尺寸；d′为最大底孔直径；d″为设计底孔直径；a″pi为最小背吃刀量；smax为内六面体最大对边尺寸；smin为内六面体最小对边尺寸；δ为放大系数。其中，最大底孔直径与扳手最小对角尺寸接近，计算最小背吃刀量可用扳手最小对角尺寸代替。4、优选内六面体冲削制造方法的背吃刀量及底孔直径放大系数可根据内六面体的承载扭力矩需要选择，是对最小背吃刀量的直接放大，放大系数越小，设计底孔直径越大；根据少切削背吃刀量和底孔直径之间的变化特性，越过急剧变化区域后设计底孔直径的变大对少切削背吃刀量的减小影响较小，优选底孔直径可直接根据过渡区域确定为1.03～1.05倍的内六面体对边尺寸，优选1.04倍的内六面体对边尺寸，将优选系数代入式(2)得优选背吃刀量方程：将式(10)求得的优选背吃刀量代入式(3)得优选底孔直径方程：式(10)、(11)中：a″′pi为优选背吃刀量；μ为设计底孔直径优选系数；d″′为优选底孔直径。由式(11)求得的优选底孔直径在精度设计时，上下偏差极限值应落在优选系数所确定的底孔直径范围内，并根据内六面体承载扭力矩大小设计上下偏差。式(10)中若采用内六面体最大对边尺寸计算优选背吃刀量，相对理论基值可获得较大的背吃刀量数值，式(11)中若采用内六面体最小对边尺寸计算优选底孔直径，相对理论基值可获得较小的底孔直径数值，两者的数值取向皆有利于最终成型的内六面体的使用可靠性。由式(8)得最小背吃刀量，放大系数取2、优选系数取1.04对应的背吃刀量位于最大和最小背吃刀量之间，按优选系数取1.04时，相对理论基值可近似降低49.5％的背吃刀量，采用优先系数所得背吃刀量随着内六面体对边尺寸呈等比例变化；放大系数取2时，相对理论基值可降低18～71％的背吃刀量，随着内六面体对边尺寸的增大，采用放大系数所得背吃刀量的降低率呈增大趋势；系数选择方式及大小根据扭力矩载荷确定。根据以上相关公式，结合内六面体制造和扳手的标准极限偏差尺寸进行数值计算，可得到对应各对边尺寸的最大底孔直径、最小背吃刀量、优选底孔直径以及优选背吃刀量。将优选背吃刀量与单边背吃刀量进行数值对比，忽略数值计算舍取误差，整体上前后两者的数值比近似为0.51，即优选系数取1.04所得优选背吃刀量近似为单边背吃刀量理论值的0.51。基于此，少切削设计时，底孔直径可直接由内六面体最小对边尺寸和优选系数的乘积算得，而对应的背吃刀量可直接由内六面体边长理论值与比值0.51的乘积算得，如此可简化少切削设计计算的过程。优选底孔直径是对最大底孔直径的合理收缩，随着内六面体对边尺寸的增大，收缩比本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.内六面体冲削制造方法，它包括采用冲头冲削有预制底孔的基体来制造内六面体，其特征在于，所述预制底孔直径大于冲头冲削后形成的内六面体对边尺寸，在加工预制底孔时，增大预制底孔直径，使预制底孔直径大于内六面体的对边尺寸，在加工完增大的预制底孔后，再冲削加工内六面体，具体步骤如下：/n1)针对采用增大预制底孔直径的制造方法，建立内六面体冲削制造方法的少切削模型，确定少切削背吃刀量与内六面体对边尺寸、底孔直径之间的变化关系；/n2)根据内六面体和扳手的制造误差标准要求，并由步骤1)中少切削模型确定最小背吃刀量；/n3)确定内六面体冲削制造方法的少切削背吃刀量及底孔直径，有两种确定方式，具体如下：/n3.1对步骤2)中获得的最小背吃刀量直接进行系数放大，得到放大后的背吃刀量，由放大后的背吃刀量换算得设计底孔直径；/n3.2直接由优选系数和内六面体对边尺寸的乘积得少切削的优选底孔直径，并经换算得优选背吃刀量；/n4)确定底孔直径的制造误差：/n4.1对步骤3.1)中获得的设计底孔直径限定制造误差，设计底孔直径的制造误差小于系数放大所得背吃刀量的误差要求；/n4.2对步骤3.2)中获得的优选底孔直径限定制造误差，根据优选系数范围确定优选底孔直径的值域，优选底孔直径的制造误差值落在该值域范围内。/n...

【技术特征摘要】
1.内六面体冲削制造方法，它包括采用冲头冲削有预制底孔的基体来制造内六面体，其特征在于，所述预制底孔直径大于冲头冲削后形成的内六面体对边尺寸，在加工预制底孔时，增大预制底孔直径，使预制底孔直径大于内六面体的对边尺寸，在加工完增大的预制底孔后，再冲削加工内六面体，具体步骤如下：
1)针对采用增大预制底孔直径的制造方法，建立内六面体冲削制造方法的少切削模型，确定少切削背吃刀量与内六面体对边尺寸、底孔直径之间的变化关系；
2)根据内六面体和扳手的制造误差标准要求，并由步骤1)中少切削模型确定最小背吃刀量；
3)确定内六面体冲削制造方法的少切削背吃刀量及底孔直径，有两种确定方式，具体如下：
3.1对步骤2)中获得的最小背吃刀量直接进行系数放大，得到放大后的背吃刀量，由放大后的背吃刀量换算得设计底孔直径；
3.2直接由优选系数和内六面体对边尺寸的乘积得少切削的优选底孔直径，并经换算得优选背吃刀量；
4)确定底孔直径的制造误差：
4.1对步骤3.1)中获得的设计底孔直径限定制造误差，设计底孔直径的制造误差小于系数放大所得背吃刀量的误差要求；
4.2对步骤3.2)中获得的优选底孔直径限定制造误差，根据优选系数范围确定优选底孔直径的值域，优选底孔直径的制造误差值落在该值域范围内。


2.根据权利要求1所述的内六面体冲削制造方法，其特征在于，所述制造方法获得的内六面体的各个平面被冲削后保留的部分预制底孔分开为多个部分，且同一侧的被隔面处在同一型面内。


3.根据权利要求1所述的内六面体冲削制造方法，其特征在于，所述的建立内六面体冲削制造方法的少切削模型，具体步骤如下：
以预制底孔的圆心作为原点建立平面坐标系，内六面体中心位于坐标系原点，且其中一组对边与x轴平行。随着底孔直径的增大，底孔的圆与内六面体的边相交，选距离顶点较近的作为交点，则顶点与交点之间的距离为少切削背吃刀量的一半，求解交点的坐标，即



由式(1)解得交点坐标为并经换算得顶点坐标为由顶点和交点坐标运算得少切削背吃刀量方程：



根据式(2)运算得底孔直径方程：



将对边尺寸作为待定常数，对式(2)中的底孔直径求导得少切削背吃刀量随底孔直径的变化率方程：



将对边尺寸作为待定常数，对式(3)中的少切削背吃刀量求导得底孔直径随少切削背吃刀量的变化率方程：



式(1)～(5)中：xA为顶点的x轴坐标；
xB为交点的x轴坐标，yB为交点的y轴坐标；

【专利技术属性】
技术研发人员：张祝，肖名涛，沈陆明，
申请(专利权)人：苏州萨伯工业设计有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32