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        差速器殼體的加工方法改進(jìn)

        2019-10-14 06:47:55馮利生路輝
        西部論叢 2019年33期

        馮利生 路輝

        摘 要:差速器殼體是某型號機(jī)構(gòu)中的關(guān)鍵件。

        關(guān)鍵詞:高速切削;薄壁變形;平面度 膠接;重復(fù)定位精度

        1.結(jié)構(gòu)分析

        差速器殼體由大小不同的兩個冬瓜形殼體結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)一定角度后組合疊加而成,屬于薄壁異形懸臂結(jié)構(gòu)。下端大殼體最大外形尺寸248.5mm,由兩個半圓相接而成,大圓直徑為φ1800-0.04mm,小圓直徑為φ1280-0.025mm,大圓及小圓圓心處為輸入、輸出軸的安裝、連接位置,大端圓心處為直徑φ64+0.10mm的通孔,小端一側(cè)為與上方小殼體相接組合之處,小端圓心處為直徑φ24+0.009mm的軸承安裝孔,孔周邊為4處扇形型腔。下端殼體壁厚2mm,φ64+0.10孔周邊及法蘭面厚度為3mm,上端小殼體同樣由兩個半圓相接而成,最大外形尺寸170mm,大圓直徑φ128mm,小圓直徑φ72mm,上端殼體內(nèi)側(cè)尺寸為φ1000+0.015 的沉孔為軸承安裝孔,用于安裝減速器雙齒輪,沉孔上方周邊尺寸為φ1120+0.035 及R280+0.021 的凹槽為與驅(qū)動組件支撐架的定位接口,定位接口外側(cè)的法蘭面為連接部位。上端殼體與驅(qū)動組件支撐架上的φ1000+0.015軸承安裝孔共同形成減速器雙齒輪的安裝面。差速器殼體照片如下圖1所示,零件圖樣如下圖2所示。

        殼體精度要求高,上、下法蘭面的平面度、平行度,各孔的孔徑及孔距,孔對法蘭面的垂直度以及主要尺寸及厚度等均有較高的精度要求。根據(jù)裝配關(guān)系及技術(shù)要求,通過對工件圖樣的結(jié)構(gòu)分析及工藝性分析,加工質(zhì)量對殼體質(zhì)量影響最大、最容易影響最終產(chǎn)品性能的關(guān)鍵點(diǎn)如下:

        1)下端殼體法蘭面A基準(zhǔn)面

        圖樣A基準(zhǔn)面是連接、安裝面,也是整個零件的設(shè)計基準(zhǔn)及工藝基準(zhǔn),其加工質(zhì)量及精度直接影響其它部位的尺寸及精度,圖樣對A基準(zhǔn)面的精度要求為平面度0.015mm。

        2)孔φ24+0.009mm與孔φ100+0.015mm

        孔φ24+0.009mm、孔φ100+0.015mm兩孔之間的同軸度要求為0.005mm。

        3)C基準(zhǔn)面

        C基準(zhǔn)面是安裝面,C基準(zhǔn)面平面度要求為0.015mm,與A基準(zhǔn)面的平行度要求為0.02mm。

        4)中心距94.5±0.018

        中心距94.5±0.018為輸出軸線和輸入軸線的中心距。

        5)φ112+0.035mm與R28+0.021mm圓弧及兩者間的切線所組成的輪廓

        2.關(guān)鍵點(diǎn)工藝分析

        2.1關(guān)鍵尺寸分析

        圖樣中共有29處對尺寸公差有較嚴(yán)要求的地方,根據(jù)上述對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及使用性能技術(shù)要求分析,對差速器運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性及傳動精度影響最大的關(guān)鍵公差為:

        1)A基準(zhǔn)面平面度0.015mm。

        2)φ24+0.009mm與φ100+0.015mm孔的同軸度0.005mm(B基準(zhǔn)),與A基準(zhǔn)面的垂直度0.02mm。(結(jié)構(gòu)如圖3剖視圖)。

        3)C面平面度0.015mm,與A基準(zhǔn)面的平行度0.02mm。

        4)φ24+0.009mm與φ64+0.1mm孔中心距94.5±0.018mm。

        5)φ112+0.035mm與R28+0.021mm圓弧、切線組成的輪廓。

        上述技術(shù)要求,在加工中應(yīng)必須保證,才能滿足產(chǎn)品主要技術(shù)參數(shù).

        2.2難點(diǎn)分析:

        根據(jù)對零件結(jié)構(gòu)、影響質(zhì)量及使用性能的關(guān)鍵點(diǎn)以及零件工藝性分析,差速器殼體的難點(diǎn)主要在于下列兩個方面:

        1)基準(zhǔn)面A的平面度是零件加工成敗的首要條件。

        2)φ24+0.009mm與φ100+0.015mm孔同軸度0.005mm,機(jī)床重復(fù)定位精度為0.005 mm,定位精度0.01 mm。

        2.3影響關(guān)鍵尺寸公差因素、解決措施及方案

        針對加工難點(diǎn)對加工過程中可能產(chǎn)生的影響因素提前進(jìn)行了分析,并針對性的制訂解決措施。

        通過對上述影響因素的分析及判斷,在加工過程中采取的控制措施綜合起來主要為:

        1)C面各面留量0.1mm;φ64+0.1mm、φ24+0.009mm 、φ100+0.015mm孔與φ112+0.035mm與R28+0.021mm圓弧、切線組成的輪廓留量0.1mm;其余尺寸加工到位。

        2)二次精加工:

        a)裝夾時通過膠接固定的方式加工A基準(zhǔn)面,F(xiàn)、S值選擇恰當(dāng)。

        b)以A面為基準(zhǔn),鏜φ100+0.015mm、φ24+0.009mm孔至尺寸,銑削φ112+0.035mm與R28+0.021mm圓弧、切線組成的輪廓、C面至尺寸。

        2.4 加工方案制定

        2.4.1? A面平面度0.015mm的保證:

        措施要點(diǎn):工件需在自然狀態(tài)下進(jìn)行加工, 通過工裝及膠接的方式增強(qiáng)剛性

        1)方案:采用工裝定位,502膠接方式 。

        優(yōu)點(diǎn):

        a)輔助時間短,約為15~20分鐘。

        b)工件加工時剛性較好,能滿足表面粗糙度要求。

        c)工件只受粘接力,裝夾應(yīng)力對加工精度影響小。

        d)加工效率較高,彌補(bǔ)了工件剛性差的缺點(diǎn)。

        2.4.2 φ100+0.015mm、φ24+0.009mm孔徑及0.005mm同軸度保證:

        1)方案:采用鏜刀鏜削

        a)主軸回轉(zhuǎn)精度高,孔的精度及圓度誤差小于立銑刀加工

        b)重復(fù)定位移動距離為2mm,且單向定位,在一定程度上減小同軸度誤差(通過手工換刀方式,一次定位完成兩個孔的加工,同軸度易保證)。

        3.加工工藝流程

        加工工藝流程為:粗加工 →自然時效 →半精加→自然時效→精加工→精加工關(guān)鍵尺寸

        3.1加工之前狀態(tài)檢測

        1)XY方向單邊留量0.3mm,Z向單邊留量0.3mm。

        2)A面平面度為0.07~0.13mm之間。

        3.2精加工刀具的準(zhǔn)備、尺寸調(diào)試及機(jī)床重復(fù)定位精度檢測。

        1)采用自制背鏜刀,鏜φ24+0.009mm軸承孔,如圖4:

        2)其它孔直徑調(diào)試。

        完成三定,確定切削余量、轉(zhuǎn)速S、走刀F,通過試切保證零件在批產(chǎn)過程中尺寸穩(wěn)定。

        3.4精加工過程

        1)膠接先加工C面及圖示虛線平面區(qū)域,見平即可,保證高度差為18mm(膠接)與工裝臺階深度吻合,膠接面充分。

        2)采用工裝加工A面視圖,加工A面且留量0.1mm,φ24+0.009mm、φ64+0.1mm孔留量0.1mm,A面最后精加工。

        a)采用壓板搭接方式,銑C向視圖

        φ100+0.015mm孔與φ112+0.035mm與R28+0.021mm圓弧、切線組成的輪廓、C面,均留量0.1mm,其余加工到位。

        6.5 二次精加工

        6.5.1 膠接加工A基準(zhǔn)面,F(xiàn)、S值選擇恰當(dāng)。

        6.5.2 以A面為基準(zhǔn)壓板搭接,鏜φ100+0.015mm、φ24+0.009mm孔至尺寸,銑削φ112+0.035mm與R28+0.021mm圓弧、切線組成的輪廓、C面至尺寸。

        4.結(jié)果及效益分析

        經(jīng)過對零件尺寸精測,結(jié)果如下表所示,全部滿足圖紙要求。

        通過加工工藝及方法的改進(jìn),不僅產(chǎn)品質(zhì)量滿足了圖樣各項技術(shù)指標(biāo),而且生產(chǎn)效率得到大幅提升(如下圖所示),縮短了生產(chǎn)周期,為正樣生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。同時,在其他薄壁零件的加工過程廣泛應(yīng)用,已經(jīng)成為一種成熟的加工方法,為其他型號的零件研制提供參考。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 楊叔子.機(jī)械加工工藝師手冊.機(jī)械工業(yè)出版社.2001年。

        [2] 曾正明.機(jī)械工程材料手冊(金屬材料第七版).機(jī)械工業(yè)出版社.2010.10

        [3] 黃伯云等.有色金屬材料手冊.化學(xué)工業(yè)出版社.2009年。

        [4] 中國航空材料手冊.第二版,中國標(biāo)準(zhǔn)化出版社

        作者簡介:馮利生,性別,男,職稱,銑工技師,職務(wù),班組長

        工作單位,天津航天機(jī)電設(shè)備研究所

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