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一種支架加工工藝改進技術
2020-9-29  來源: 中國航發北京航科發動機控制系統科技有限  作者:馬凡,尹三鵬,溫國柱,劉明陽



        摘要: 通過對支架零件立臥加工的改進研究,對傳統加工工藝進行優化,選用臥式加工中心加工軸承孔及安裝槽,保證了軸承孔及安裝槽的一致性;增加工藝定位孔,采用雙圓柱銷定位,解決支架的裝夾定位問題。此方法改進可大幅縮短支架加工時間,提高零件合格率。

        關鍵詞: 支架;臥式加工中心;雙圓柱銷;基準重合

        某型號導彈的重要控制部件電動安全結構中,支架是電動機構的關鍵零件。在電動機構中,電機通過齒輪與絲杠實現傳動,絲杠轉動帶動叉桿,通過控制叉桿的在絲杠上的運動距離,實現電動機構的控制。電機、齒輪、叉桿等零件均安裝在支架上,支架的部分關鍵尺寸如圖 1 所示:① Φ19mm 孔中心與 18mm 槽中心的對稱度為 0.03mm ;② Φ19mm 孔中心與 6mm 安裝槽的位置尺寸 ±0.013mm。如果軸承孔與槽之間位置度不合格,將導致齒輪傳動卡滯、叉桿與支架運動干涉、叉桿運動達不到指定位置,整個電動機構安裝調試難度大,不能保證電動安全結構的合格交付。
  
       采用原工藝方案,需要平磨加工支架底面和側面基準,由于支架結構特殊,平磨加工效率低;并且為滿足支架高位置度尺寸要求,需要高精度的立臥加工中心或五軸加工中心,對操作者的技能水平要求很高,在實際生產加工過程中,Φ19mm 孔中心與 18mm 槽對稱度在 0.02-0.06mm 之間,產品質量波動大,立臥加工中心加工效率低。因此,需要對支架的加工工藝進行改進,解決對稱度超差,平磨及立臥加工中心效率低的問題,并降低操作難度。
  
  

圖1 支架關鍵尺寸
  
       1 、原工藝方案
  
      原工藝方案:①粗加工:立銑加工四方后,快絲加工支架的外形,然后對零件進行穩定處理。②半精加工:兩道平磨工序,第一道平磨加工底面的基準面,第二道平磨,利用底面定位,加工垂直面,厚度尺寸公差 ±0.007mm。平磨后,利用銑床加工部分非關鍵尺寸。③精加工:利用立式加工中心,加工 Φ3.5mm 和Φ2.8mm 工藝定位孔,立臥加工中心通過專用夾具,加工支架上端面及 2 個側面所有內容,再加工底面槽及側面圓弧,最后去毛刺,拋光。
  
      2 、存在的問題及原因分析
    
      原工藝方案加工產品周期長,加工效率低,影響零件交付。分析原因:平磨加工難度大,加工周期長,立臥加工中心加工時,為保證位置度合格,需要反復找正零件的基準面,找正難度大,加工效率低且加工質量難以保證。
  
      ①為保證支架的定位精度,需要安排兩道平磨工序。工序一:保證平面 3 與基準 A 垂直度 0.01mm,如圖 2 所示;工序二:需平磨 2 個垂直面,且對雙基準垂直度要求為 0.02mm,如圖 3 所示 , 這二道平磨工序加工難度大,對加工者的技能水平要求高,為保證位置尺寸的合格,需 100% 測量位置度,導致二道平磨工序報廢率高,質量不穩定,加工效率低。
  
  
  
圖2 平磨工序一
  
      ②立臥加工中心加工時,為了保證高位置度要求,加工時需要保證基準的一致性,加工前找正基準面 D在 0.005mm 以內,且由于零件小,裝夾位置有限,零件需要倒換一次壓緊位置,倒換壓緊位置前后需要找正基準面。立臥加工中心在加工過程中,受溫度或其他因素影響,零件在批量加工過程中,需反復三坐標計量,調整立臥轉換化之間的誤差。
  
  

圖3 平磨工序二

      3 、研究改進新工藝
  
     通過研究分析,找到了造成支架加工質量不穩定,加工效率低的主要原因有:①定位基準不重合;②平磨半精加工質量差;③對設備精度及操作者技能水平要求高。
  
     對此將工藝做如下改進:
  
     分析支架零件的特點,改變零件的整體加工思路,利用設備自身的精度,使零件所有精尺寸和高位置度尺寸一次加工完成。
  
     ①立臥加工中心改臥式加工中心,利用臥式加工中心一次完成所有精加工要素的加工。
     ②由底面定位改側面定位,利用零件側面 R10mm圓角,增加 2 個 Φ2.5mm 的工藝定位孔 [1],制作臥式加工中心夾具,如圖 4 所示,為增加定位銷的強度和定位精度,夾具定位銷使用雙圓柱銷 [2]。
     ③調整平磨的加工內容,降低平磨的加工難度,如圖 5 所示。
  
      改進后的工藝方案:
  
      ①粗加工:立銑加工四方后,利用快絲加工出支架的外形,然后進行穩定處理。②半精加工:一道平磨工序,加工五個平面。平磨后,銑床加工部分非關鍵尺寸。③精加工:利用立式加工中心,加工側面兩個 2.5mm 工藝定位孔,臥式加工中心通過專用夾具和工藝孔定位,加工支架上端面及 2 個側面所有內容,然后立式加工中心加工底面槽及側面圓弧,最后去毛刺,拋光。
  
  

圖4 臥式加工中心夾具
 
  
 
圖5 改進后的平磨工序
  
      改進后,利用鉿挺臥式加工中心對支架進行小批量試加工,零件三坐標計量合格,且質量穩定。
  
     4 、結語
  
     通過對支架加工工藝的改進,不僅解決了長期存在的質量不穩定,而且大大縮短了產品的加工周期,提高了生產效率。因此針對不同的生產條件,對產品進行合理的工藝改進是實現質量保證和產能提升的關鍵思路。
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