一種支架加工工藝改進(jìn)技術(shù)
2020-9-29 來源： 中國航發(fā)北京航科發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)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(jìn)研究，對傳統(tǒng)加工工藝進(jìn)行優(yōu)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(jìn)可大幅縮短支架加工時(shí)間，提高零件合格率。
關(guān)鍵詞： 支架；臥式加工中心；雙圓柱銷；基準(zhǔn)重合
某型號導(dǎo)彈的重要控制部件電動(dòng)安全結(jié)構(gòu)中，支架是電動(dòng)機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵零件。在電動(dòng)機(jī)構(gòu)中，電機(jī)通過齒輪與絲杠實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)，絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)叉桿，通過控制叉桿的在絲杠上的運(yùn)動(dòng)距離，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制。電機(jī)、齒輪、叉桿等零件均安裝在支架上，支架的部分關(guān)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(dǎo)致齒輪傳動(dòng)卡滯、叉桿與支架運(yùn)動(dòng)干涉、叉桿運(yùn)動(dòng)達(dá)不到指定位置，整個(gè)電動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝調(diào)試難度大，不能保證電動(dòng)安全結(jié)構(gòu)的合格交付。
采用原工藝方案，需要平磨加工支架底面和側(cè)面基準(zhǔn)，由于支架結(jié)構(gòu)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(shí)際生產(chǎn)加工過程中，Φ19mm 孔中心與 18mm 槽對稱度在 0.02-0.06mm 之間，產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)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(jìn)行改進(jìn)，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(guān)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(jìn)行穩(wěn)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(zhǔn)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(guān)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(gè)側(cè)面所有內(nèi)容，再加工底面槽及側(cè)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(chǎn)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(shí)，為保證位置度合格，需要反復(fù)找正零件的基準(zhǔn)面，找正難度大，加工效率低且加工質(zhì)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(zhǔn) A 垂直度 0.01mm，如圖 2 所示；工序二：需平磨 2 個(gè)垂直面，且對雙基準(zhǔn)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(dǎo)致二道平磨工序報(bào)廢率高，質(zhì)量不穩(wěn)定，加工效率低。
圖2 平磨工序一
②立臥加工中心加工時(shí)，為了保證高位置度要求，加工時(shí)需要保證基準(zhǔn)的一致性，加工前找正基準(zhǔn)面 D在 0.005mm 以內(nèi)，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(zhǔn)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(fù)三坐標(biāo)計(jì)量，調(diào)整立臥轉(zhuǎn)換化之間的誤差。
圖3 平磨工序二
3 、研究改進(jìn)新工藝
通過研究分析，找到了造成支架加工質(zhì)量不穩(wěn)定，加工效率低的主要原因有：①定位基準(zhǔn)不重合；②平磨半精加工質(zhì)量差；③對設(shè)備精度及操作者技能水平要求高。
對此將工藝做如下改進(jìn)：
分析支架零件的特點(diǎn)，改變零件的整體加工思路，利用設(shè)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(cè)面定位，利用零件側(cè)面 R10mm圓角，增加 2 個(gè) 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(qiáng)度和定位精度，夾具定位銷使用雙圓柱銷 [2]。
③調(diào)整平磨的加工內(nèi)容，降低平磨的加工難度，如圖 5 所示。
改進(jìn)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(jìn)行穩(wěn)定處理。②半精加工：一道平磨工序，加工五個(gè)平面。平磨后，銑床加工部分非關(guān)鍵尺寸。③精加工：利用立式加工中心，加工側(cè)面兩個(gè) 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(gè)側(cè)面所有內(nèi)容，然后立式加工中心加工底面槽及側(cè)面圓弧，最后去毛刺，拋光。
圖4 臥式加工中心夾具
圖5 改進(jìn)后的平磨工序
改進(jìn)后，利用鉿挺臥式加工中心對支架進(jìn)行小批量試加工，零件三坐標(biāo)計(jì)量合格，且質(zhì)量穩(wěn)定。
4 、結(jié)語
通過對支架加工工藝的改進(jìn)，不僅解決了長期存在的質(zhì)量不穩(wěn)定，而且大大縮短了產(chǎn)品的加工周期，提高了生產(chǎn)效率。因此針對不同的生產(chǎn)條件，對產(chǎn)品進(jìn)行合理的工藝改進(jìn)是實(shí)現(xiàn)質(zhì)量保證和產(chǎn)能提升的關(guān)鍵思路。
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