一種彎頭管嘴類零件車削加工的工藝優化-數控機床市（shì）場網

您現在的位置：車床網> 技術前沿>一種彎頭管嘴類零件車削加工的工藝優化

一種彎頭管嘴類零件車削加工的工（gōng）藝優化

2020-12-3 來源：航空工業慶安集團有限公司作者：李濤

摘要：介紹（shào）了某航空產品120°彎頭管嘴零件的加工工藝及工裝設計方案優化過程，重點論述了工藝流程中如何選擇定位基準及夾緊方式，如何通過正確的基準轉換來確保零件加工（gōng）質量，提高（gāo）加工效率，進（jìn）而（ér）形成規範的（de）工藝（yì）流程及典型工裝設計。

關（guān）鍵詞：彎頭管嘴；定位夾（jiá）緊；車（chē）削加工（gōng）；快換（huàn）係統

長期以來，無工藝附加彎頭管嘴（zuǐ）類零件的加工過程中，始終存在零（líng）件定位不可靠、夾（jiá）持不緊（jǐn）、跳動量超差的問題。本文涉及的某管嘴（zuǐ）零件如圖 1 所示，依次加工兩油孔相貫錯位（wèi）量大，形位公差超差嚴重，零件加工質量差（chà），效率低，嚴重影響產品生產進度。

圖1 零件圖樣

圖2 鍛件毛坯

1、工藝分析

零件鍛件毛（máo）坯見圖 2 所示，鍛件表麵錯移，表（biǎo）麵不規則，且無工藝附加，彎頭呈 120°夾角，頸（jǐng）部（bù）尺寸（cùn）短，夾具難以設計可靠的定位、夾緊結構。現場采用自製夾具加工（gōng），經常出現零件尺寸超差，質量不穩（wěn）定，效率低（dī）等現象，嚴重影響了零件的正常（cháng）交付。圖 3 為原（yuán）工藝流程。

圖3 原工（gōng）藝流程

1.1 原工序分析

15、20 工序，使用自（zì）製夾具見圖 4。工序基準為零件兩個外圓和其中心線交點，工件（jiàn）在夾（jiá）具上的定（dìng）位基準選擇與工（gōng）序基準（zhǔn）相同（tóng），符合基準重合原則的要求，但零件（jiàn）毛坯為鍛件且缺陷較重，零件兩次裝夾，定位基準選擇與工序基準（zhǔn）均無法保證重合，定位夾緊不（bú）可靠，加上自（zì）製夾具（jù）沒有經過熱處理，使用時間長產生變形，導致粗車的兩端有偏移，不（bú）能保證零件兩端軸線在同一基準麵上，120°夾角誤差較大，實際加工的工（gōng）件（jiàn）表麵形位誤差不能滿足後續加工（gōng）要求。

30、35 工序，使用自（zì）製兩爪（zhǎo）卡盤裝夾（jiá）見圖 5，夾緊比較牢靠，但此夾具兩道（dào）精車工序分別使（shǐ）用 15、20 工序的（de）兩個粗基準進行定位夾緊，理論（lùn）上粗基準隻能選用一次，而（ér）且自製（zhì）卡盤兩（liǎng）爪材料未熱處理，長期使用後接觸麵產生變（biàn）形，夾具中心偏移，導致車削時外圓（yuán）跳動（dòng）量大，螺紋表麵車削不出來，且難以保證零件兩端軸線在同一基（jī）準麵上，120°夾角誤差也較大。導致零件兩中心油孔交（jiāo）叉錯位，造成成批（pī）量報廢（fèi）、嚴重影響（xiǎng）產品交付。

圖4 自製車外圓夾具

圖5 自（zì）製（zhì）兩爪卡盤夾具

分（fèn）析工藝方案，找出造成零件加（jiā）工超差，不穩定的三點原因，見表 1，並有針對的提出改進措施，保證（zhèng）零件（jiàn）順利加工。

1.2 優（yōu）化後的工藝流程

優化後的工藝流（liú）程如圖 6 所示，保證零件（jiàn）順利加工完成。

表1 方案優化措施（shī）表

圖6 優化後工藝流程

2 、工藝及工裝優化過程

通常情況下，在機（jī）床上加工工件時，為保證加工精度，首先需要保證工件在夾具上正確定（dìng）位、夾（jiá）緊（jǐn），使工件在機床上（shàng）占有正確的位置[1]，才能加工出（chū）合格的零件。為此梳（shū）理優化工（gōng）藝流程，改（gǎi）變原加工策略，最終形成工藝及配套工裝如下。

2.1 粗車 Φ16 外圓

15 工序，粗車 Φ16 外圓至 Φ14。夾具設計如圖（tú） 7所示，采用了過定位原理，用雙 V 型同時定（dìng）位，雙麵夾緊的（de）結構，其中一（yī）個（gè）活動 V 型塊可以調節夾具中心高，彌補鍛件毛胚來源（yuán）不規則帶來（lái）的（de）中心偏移問題，且材料選為耐磨性好的 Cr WMn，方便磨損後更換。另一固定 V 型起輔助定位夾緊作用。在通常情況下，過定位是不能使用的，但在某些特定情況下采（cǎi）用過定位方式能解決工件在機械加工中難以解決的一（yī）些問題 , 從而（ér）可獲得良好的加（jiā）工（gōng）效果 , 保證加工質量。

圖7 粗車毛坯一（yī）端外圓

2.2 粗車 Φ14 外圓

20 工序，粗車 Φ14 外圓至 Φ13。夾具設計如圖 8所示，用零件 15 工序車削外圓 Φ14 定位，120°夾角和活動（dòng） V 型塊定向（xiàng）的結構，其中活動 V 型塊可以調節夾具中（zhōng）心高，彌補中心偏移問題，且材料選為耐磨性好的 Cr WMn，方便磨損後更換。

圖8 粗車毛坯另一端外圓

2.4 精車 Φ10 外圓

40 工序，精（jīng）車 Φ10 外圓、鑽（zuàn）中心（xīn）油路孔，夾具（jù）設計如圖 10 所示，用雙 V 型同時（shí）定位，雙麵夾緊的結構，其中一個 V 型限製車削零件中心高，側邊 V 型起輔助夾（jiá）緊作（zuò）用，定（dìng）位塊材料選用耐磨性（xìng）好的 Cr WMn，保證工件（jiàn）定位（wèi）準確、夾緊牢固，夾緊部位對主軸（zhóu）跳動量應控製在Φ0.03 內，車（chē）間使用非常穩定。

圖（tú）10 精車外圓麵

2.5 精車螺紋

45 工序，精車 M12 螺紋、鑽中心油路孔，夾具設計如圖 11 所示，用零件 40 工序精車外圓 Φ10 作為主定（dìng）位（wèi），零件 120°夾角定角向位置，15 工序粗（cū）車 Φ14 外圓為（wéi）輔（fǔ）助定位（wèi），壓板采用圓弧形式，保證（zhèng）了零件定位、夾緊可靠。該夾具由主體（tǐ）、配重、定位（wèi）板、壓板、螺釘、圓（yuán）柱銷組成。在結構上，定位部分鑲入襯套（tào），材料為（wéi）黃銅，以免劃傷（shāng）前道工序外圓表（biǎo）麵，定（dìng）位板和壓板均（jun1）選用硬度高、耐磨性好（hǎo）的 Cr WMn 做為製造材料，且（qiě）定位板用螺釘和（hé）圓柱銷連接在（zài）主體上，以便磨損後更換，夾（jiá）具裝配時，夾緊部位對主軸跳動量應控製（zhì）在 Φ0.03 內。經過本次工藝改進及工裝（zhuāng）優化驗證，在車間加（jiā）工過程中，未發（fā）生之前加工的質量問題，零件的尺寸都符合設計圖紙要求，滿足了產品的配（pèi）套交付任務。

圖11 精車（chē）螺紋麵

3 、車床夾具的（de）模塊化實現

夾具模塊化實現過程是（shì）在進行各工（gōng）序需求分析的（de）基（jī）礎上，對其夾具結構形式進行（háng）評估，確定模塊（kuài）化設計方案，主要包括專用模塊設（shè）計、通用模塊設計、模塊間組合（hé）[2]。首先進行專用模塊的設計，四道（dào）工序使用（yòng）的車削夾具因基準選擇、定位方式不一樣，對其單獨進行結構設計（jì），車（chē）床夾具主體、配重塊、壓（yā）板等可設（shè）計成通（tōng）用模塊，便於相互間的（de）互換，最後進行各（gè）模塊（kuài）間的組合，形成最終夾具。

而目前以（yǐ）外圓或者內孔定位的車削工序，粗加工都是用三爪卡盤定（dìng）位裝夾，三爪的自定心（xīn）差（chà），每次（cì）換爪都要重新找正，在半精加工或（huò）精加工定（dìng）位（wèi）一般采用軟爪定位裝（zhuāng）夾，但是軟爪更（gèng）換，需要重新鏜削軟（ruǎn）爪（zhǎo），換裝、找（zhǎo）正、調整時間長（zhǎng），效率低，另外三（sān）爪卡盤裝夾離心（xīn）力大，無法獲得高轉速。

圖12 車床夾具（jù）快換過程

通過瀚柏格夾具快換係統（tǒng）實現車削夾具模塊間（jiān）的（de）快速更換。如圖 12 所示，車（chē）床主軸與（yǔ）法蘭盤連接，法蘭盤與卡（kǎ）盤連接，卡盤（pán）內預留標準接口實現內徑夾持、外徑夾持等，重複定位精度保證在 0.01 以內，實現各工序夾具（jù）模塊間的快速更換。經生產（chǎn）車間實際驗證，運用（yòng）快換係統（tǒng）實現各（gè）工序間的加工能夠滿足工藝要求，做到機外裝夾工（gōng）件，機（jī）床不停機加工，縮短了輔助準備時間，降低了工（gōng）人勞動強度，提（tí）高了零件加工質（zhì）量和生產效率。

4、結束語

通過對某管嘴零件車削加工的工藝優化（huà）及（jí）工裝設（shè）計，徹底解決了以往該零件加工（gōng）多次返工，成（chéng）批報廢的問題，車（chē）間生產過程中，零件加工質量穩定，效率明（míng）顯提升，一次合格率達（dá） 98 ﹪，為後（hòu）續類似零件的加工提供了重要的參考依據。

投稿箱：
如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表（biǎo），或進行資訊合作，歡迎聯係（xì）本網編輯部，郵箱：skjcsc@vip.sina.com

更多相（xiàng）關信息

名企推薦

業界視點

| 更多

行業（yè）數據

| 更多

博文選萃（cuì）

| 更多