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一種彎（wān）頭管嘴類零件（jiàn）車削加工的工藝優化

2020-12-3 來源：航空工業慶安集團有限公司作（zuò）者：李濤

摘要：介紹了（le）某（mǒu）航空產（chǎn）品（pǐn）120°彎頭管嘴零件（jiàn）的加（jiā）工工藝及工裝設計方案優化過程，重點論述了工藝流程（chéng）中如何選擇定位（wèi）基準及夾緊方式，如何通過正確的基準轉換來確（què）保零件加工質量，提高加工效率，進而形（xíng）成（chéng）規範的工藝（yì）流程及典型工（gōng）裝設計。

關鍵詞：彎頭管（guǎn）嘴；定位夾緊；車削加工；快換係統（tǒng）

長期以來，無工藝附加彎頭（tóu）管嘴類零（líng）件的加（jiā）工過程中，始終存（cún）在零（líng）件定位不可靠、夾持（chí）不緊、跳動量超差的問題。本文涉及的某管嘴零件如圖 1 所示，依次加工兩油孔相貫錯位（wèi）量大（dà），形位公差超差嚴重，零件加工質量差，效率低，嚴重影響產品生（shēng）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，表麵不（bú）規則（zé），且無工藝（yì）附加，彎頭呈（chéng） 120°夾角，頸部尺寸短，夾具難以設計可靠的（de）定位、夾緊結構。現場采用自製夾具加工，經常出現零件尺寸超差，質量不穩定，效率低等現象，嚴重影響了零件的（de）正常交付。圖 3 為原工（gōng）藝流程。

圖3 原（yuán）工（gōng）藝流程

1.1 原工序分析

15、20 工序，使（shǐ）用自製夾具見圖 4。工序基準為零件兩個外圓（yuán）和其中心線交點，工件在夾（jiá）具上的（de）定位基準選（xuǎn）擇與（yǔ）工序（xù）基準（zhǔn）相同，符合（hé）基準重合原則的要求，但零件毛坯（pī）為（wéi）鍛件且缺陷較重，零件兩次裝夾，定位基準選（xuǎn）擇與工序基準均無法保證重合，定位夾緊不可靠，加上自製夾具沒有經過（guò）熱處理，使用（yòng）時間長產生變形，導致粗車的兩端有偏移（yí），不能保證零件兩端軸（zhóu）線在同一基準麵上，120°夾角誤差較大，實際加工的工件表麵形位誤差不能滿足後續加（jiā）工要求。

30、35 工序，使用自製兩爪（zhǎo）卡盤裝夾見圖 5，夾緊比較牢靠，但此夾具兩道（dào）精車工序分別使用 15、20 工序的兩個粗基準（zhǔn）進行定位夾緊，理論上粗基準隻能選用一次，而且自製卡盤兩爪材料（liào）未熱（rè）處理，長期使用後接觸麵產生變形，夾具中心偏移，導致車削時外圓跳（tiào）動量大（dà），螺紋表麵車削不（bú）出來，且難以保證零件兩端軸（zhóu）線在同一（yī）基準麵上，120°夾角（jiǎo）誤差也較大。導致零件兩中心油孔交叉錯位，造成成批量報廢、嚴（yán）重影（yǐng）響產品交付。

圖4 自（zì）製車外圓夾具

圖5 自製兩爪卡盤夾具

分析工藝方案，找出造成零件加工超差（chà），不穩定的三點原因，見表（biǎo） 1，並有針對的提出改進措施，保證零（líng）件順利加工（gōng）。

1.2 優化後的工藝流程

優化後的工藝（yì）流程如（rú）圖 6 所示，保證零件順利加工完成。

表1 方案優化措施表

圖6 優化後工藝流（liú）程

2 、工藝及工（gōng）裝優化過程（chéng）

通常情況下，在機床上加工工件時（shí），為保證加工精度，首先需要保證工件在夾具上正確定位、夾緊，使工件在機床上占有正確的位置[1]，才能加工出合格的零件。為此梳理優化工藝流程，改變原加工策略，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（jù）設（shè）計如圖 7所示，采用了過定位原理，用雙 V 型同時定位，雙麵夾緊的結構（gòu），其中（zhōng）一（yī）個活動 V 型塊可以（yǐ）調節夾具中心高，彌補鍛件毛胚（pēi）來源不規則帶來的中心偏移問題，且材料選為耐磨性（xìng）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（xià），過定（dìng）位是不能使用的，但在某些特定（dìng）情況（kuàng）下采用過定位方式能（néng）解決工件在機械加工中（zhōng）難以解決（jué）的一（yī）些問題 , 從而可獲得（dé）良好的加工效果 , 保（bǎo）證加工質量。

圖7 粗車毛（máo）坯一端（duān）外圓

2.2 粗車 Φ14 外圓

20 工序，粗車 Φ14 外（wài）圓至 Φ13。夾具設計如圖 8所示，用（yòng）零件 15 工序車削外圓 Φ14 定（dìng）位，120°夾角和活動 V 型塊定（dìng）向的結構，其中活動 V 型塊可以調節夾具中心高，彌補中心偏移問題，且（qiě）材（cái）料選為耐磨性好的 Cr WMn，方便磨損後更換（huàn）。

圖8 粗車毛坯另（lìng）一端外圓

2.4 精車 Φ10 外圓

40 工（gōng）序，精車 Φ10 外圓（yuán）、鑽中（zhōng）心油路孔，夾具（jù）設計如圖 10 所示（shì），用（yòng）雙（shuāng） V 型同時定位，雙麵夾緊的結構，其中一個 V 型限製車削（xuē）零件中心高，側邊 V 型起輔助夾緊作用，定位（wèi）塊材料選用耐磨性好的 Cr WMn，保證工件定（dìng）位準確（què）、夾緊牢固，夾緊部位（wèi）對主軸跳（tiào）動量（liàng）應控製在Φ0.03 內，車間使用非常穩定。

圖10 精（jīng）車（chē）外圓麵

2.5 精車（chē）螺紋

45 工序，精車 M12 螺（luó）紋、鑽中心（xīn）油路（lù）孔，夾具設計如圖 11 所示，用零件 40 工序精車外圓 Φ10 作為主定位，零件 120°夾角定角向位置，15 工序粗車 Φ14 外圓為輔助定位，壓板采用圓弧形式（shì），保證了零件定位、夾緊可靠。該夾具由主體、配重、定位板、壓板、螺釘、圓柱銷組成。在結（jié）構上（shàng），定位部分（fèn）鑲入襯套，材料為（wéi）黃銅，以免劃傷（shāng）前道工序外圓（yuán）表麵，定位板和壓板均選用硬（yìng）度高、耐磨性好的 Cr WMn 做為製造（zào）材料，且定位板用螺釘和圓柱銷連接（jiē）在主體上，以便磨損後（hòu）更換，夾（jiá）具裝配時，夾緊部位對主（zhǔ）軸跳動量應控製在 Φ0.03 內。經過本次工藝改進及工裝優化驗證，在車間加工過程中，未發生之前加工的（de）質量問題，零件的尺寸都符合（hé）設計圖紙要求，滿（mǎn）足了產（chǎn）品的配套交付任務。

圖11 精車（chē）螺（luó）紋麵

3 、車床夾具的模塊化實現（xiàn）

夾（jiá）具模塊化實現過程是在（zài）進行各工序需求分（fèn）析（xī）的基礎上，對其夾具結構形式進行評估，確定模塊化設計方案（àn），主要包括專用模（mó）塊設計、通用模塊設計、模塊間組合[2]。首先進行專用模塊的（de）設（shè）計，四道工序使（shǐ）用的車削夾具因（yīn）基準選擇、定位方式不（bú）一樣，對（duì）其（qí）單獨（dú）進行結構設計，車床夾具主體、配重塊、壓板等可設計成通用模塊，便於相互（hù）間的互換，最後（hòu）進行（háng）各模塊間（jiān）的組合，形成最終夾具。

而目前以外（wài）圓或者內孔定位的車削工序，粗加工都是用三爪卡盤定位裝夾，三爪的自（zì）定心差，每次換爪都（dōu）要（yào）重新找正，在半精加工或精加工定（dìng）位一般采用軟爪（zhǎo）定位裝夾，但是軟（ruǎn）爪更換，需要重新鏜削軟爪，換裝、找正、調整時間長，效率低，另外三爪卡盤裝夾離心力大，無法獲得高轉速。

圖12 車床夾具快換過程

通過瀚柏格夾（jiá）具快換係（xì）統實現車削夾具模塊間的快速更換。如圖 12 所示，車床主軸與法蘭（lán）盤連接，法蘭盤與卡盤連接，卡盤內（nèi）預（yù）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，實現各工序夾具模塊間的快速更換。經生產（chǎn）車間實（shí）際驗證，運用快換係統實（shí）現各工序間的加工能夠滿足工藝要求，做到機外裝夾工件，機床（chuáng）不停（tíng）機（jī）加工，縮短了輔助準備時（shí）間，降低了工人（rén）勞動強度，提高了零件加工質量和生產（chǎn）效率。

4、結束語

通過對某管嘴零件車削加工的工藝優化及工裝設計，徹底解決了以往該零件加工多次返工，成批報廢的問題，車間生產過程中，零件加工質量穩定，效率明顯提升（shēng），一次合（hé）格率達 98 ﹪，為後續類似零件（jiàn）的加工提供了重要的參考依據。

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