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)
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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