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        鑄造殼體零件的機械加工工藝

        2021-11-02 01:52:56張業(yè)俊梁愛民
        金屬加工(冷加工) 2021年10期
        關鍵詞:毛坯裝夾殼體

        張業(yè)俊,梁愛民

        中航工業(yè)航宇救生裝備有限公司 湖北襄陽 441000

        1 序言

        鑄造殼體類零件外形復雜,關聯(lián)尺寸多、精度高,加工基準的選擇十分重要。某型產(chǎn)品的操縱機構安裝在可分開的外殼中,可分開的外殼如圖1所示,由1號、2號和3號殼體組成。其中2號殼體處于中間位置,起著承上啟下的作用,其上有1號殼體,其下有3號殼體,其內(nèi)裝配有軸等多個重要零部件。由此可以看出,2號殼體是裝配時的基準零件,它的加工精度將直接影響操縱機構的裝配精度。

        圖1 可分開的外殼

        2 零件的技術要求

        1號、2號和3號殼體的毛坯為砂型鑄件,材料為ZL116鋁合金(T5),鑄造精度等級為HB 6103―2004中的CT9。

        2號殼體如圖2所示。為了保證能與1號、3號殼體緊密貼合,要求A、B兩面有良好的尺寸精度(偏差為±0.1mm)、幾何公差(平面度為0.05mm)和表面質量(表面粗糙度值Ra=1.6μm)。同時,為了保證裝配后的位置關系,對A、B兩面上的定位孔也有相當高的要求,孔距尺寸精度為±0.05mm,孔徑尺寸精度為H8級,表面粗糙度值Ra=1.6μm。對于非定位孔,例如一般的安裝孔、螺紋孔,尺寸精度也達到了±0.1mm。

        圖2 2號殼體

        此外,為了保證軸的位置安裝正確,C孔的加工也相當重要。該孔的加工精度將直接影響軸在其內(nèi)的安裝位置以及軸是否能夠靈活轉動。

        通過以上分析,從裝配要求及使用上出發(fā),該零件的機械加工主要有兩方面內(nèi)容:一是加工A、B面及其上的定位孔和安裝孔;二是加工C孔。

        3 精基準的選擇

        精基準是指在最初幾道工序中就加工出來,為后面的工序做好定位、裝夾的準備,在后續(xù)的加工中,以它為基準對別的部位進行加工。就該零件而言,選擇A面作為精基準,主要是考慮到以下幾個方面。

        1)A面及其上的兩個定位孔是裝配基面(設計基準),這樣能使工藝與設計基準重合,符合“基準重合”原則,可以減少尺寸換算,避免因基準不重合而引起的誤差。

        2)在后續(xù)加工過程中,將多次用到A面作為定位基準加工其他表面,這樣符合“基準統(tǒng)一”原則,便于保證各加工表面間的相互位置精度,避免了因為基準變換所產(chǎn)生的誤差,并簡化夾具設計和制作工作。

        3)A面形狀簡單,便于裝夾,加工方便,易于獲得較高的表面精度;具有較大的支承面積,可為后續(xù)加工提供好的定位和夾緊。B面之所以不能作為精基準,是因為該面是斜面(與A面的夾角為26°),而且沒有合適的加工基準,不易裝夾。

        4 粗基準的選擇

        粗基準是用來加工精基準時所用的定位面,它應保證在以后的加工中各加工面的加工余量均勻,裝入殼體內(nèi)的軸等零件與殼體的內(nèi)壁各表面有足夠的間隙,以及定位夾緊牢固可靠等要求。

        零件各面和孔之間的位置關系如圖3所示,零件結構尺寸如圖4所示。選擇以D面(兩圓弧頂點)和E面為粗基準。因為R20mm圓弧的中心線理論上是C孔的軸線,也就是安裝后軸的軸線,一切都應該向軸看齊,所以加工的粗基準應該放在這里,也就是圖4中Z方向的尺寸20+0.4-0.2mm。另外E面至軸線的距離為(21.5±0.2)mm(圖4中X方向尺寸),為了直接保證這個尺寸,只能以E面為粗基準。Y方向要求中心對稱即可。

        圖3 零件各面和孔之間的位置關系

        圖4 零件結構尺寸

        5 精基準的加工

        精基準加工精度直接影響后續(xù)加工的進行,關系到整個零件能否順利加工完成,這一步非常關鍵和重要,所以加工前必須考慮周全,以防止在開始加工后發(fā)現(xiàn)錯誤而造成不可挽回的損失。在精基準面加工完成后,將會影響到的部位如圖5所示。

        圖5 精基準面加工完成后將會影響到的部位

        若A面加工過多,則3、4兩處尺寸將會變小,4處甚至可能還會出現(xiàn)破漏的現(xiàn)象;若A面加工不足,在后續(xù)加工中,1、2兩處尺寸會偏小,將不能滿足設計要求。

        在實際加工中,因為毛坯的不確定性因素較多,尺寸又不穩(wěn)定,如何確定A面的尺寸呢?如何將A面的尺寸考慮得更全面呢?在未開始加工之前,安排一道鉗工劃線工序,以圖4中的基準劃線,同時劃出圖5中1、2、3和4四處線,檢查它們的余量分布是否合理。并且可以通過鑄件實際尺寸調(diào)整A面的加工尺寸,來同時滿足1、2、3和4四處的余量要求。通過分類,找出共性,最終確定A面的加工尺寸,為后續(xù)加工做好準備。加工中的基準與鉗工劃線基準是一致的,這樣只要鉗工能劃出來的零件,都應該可以加工出合格的產(chǎn)品,毛坯的加工余量是充足的。

        加工設備為數(shù)控銑削中心(見圖6),可以在加工出A面后,將A面上的各孔也一并制出,一次裝夾即可保證各孔與A面的垂直度,也能保證各孔之間的相互位置,同時為后續(xù)加工做好裝夾、定位的準備。在后續(xù)的加工中,將多次用到這一步所加工的基準面、基準孔,定位方式為“一面兩銷”,比如對于圖2a中B面的加工就是如此??准庸ぶ?,除了兩個精度為H8的定位孔需要先鉆后鉸外,其余各安裝孔只需鉆就可以保證尺寸和精度要求。精基準加工用拼裝夾具如圖7所示。

        圖6 數(shù)控銑削中心

        圖7 精基準加工用拼裝夾具

        6 孔的加工

        在加工完精基準、定位孔和安裝孔后,就可以加工C孔。

        由于C孔是安裝軸的地方,對孔的位置、形狀要求比較高。為了保證孔的完整性及精度要求,它不可以單獨加工出來,而必須是在2號殼體與1號殼體裝配后進行整體加工,裝配后的狀態(tài)如圖8所示。在進行孔的精加工時,因為2號殼體上已沒有可用的裝夾定位的地方,所以其定位基準就轉換到了1號殼體上。以凸臺1、凸臺2的面為基面,以凸臺1上的兩個定位孔定位,這種“一面兩銷”的定位方式,能夠可靠、安全地保證尺寸要求。

        圖8 裝配后的狀態(tài)

        加工設備為C6150A車床。由于沒有專用工裝,所以用拼裝夾具代替??准庸び闷囱b夾具如圖9 所示。

        圖9 孔加工用拼裝夾具

        C孔的尺寸為φ22+0.045+0mm,為了保證孔本身的精度,加工時要分粗、精加工,精加工時鏜孔至設計尺寸。為了保證兩端孔同軸,必須一次裝夾加工出該孔??椎亩ㄎ怀叽缬善囱b夾具保證。通過試車,調(diào)整夾具可以很好地保證孔的定位尺寸。

        因為精基準已加工完成,后續(xù)加工中就不存在定位、裝夾的難題,零件其余部分的加工也就可以迎刃而解。

        7 結束語

        2號殼體的加工重點是精基準和主軸孔。對于精基準的加工,只要選擇了正確的粗基準,其加工質量就可以得到保證;對于主軸孔的加工,其尺寸精度、定位尺寸主要由刀具和拼裝夾具來保證。

        由于加工之初正確地選擇了粗基準、精基準,給后續(xù)加工帶來了極大的方便,簡化了加工過程,減少了裝夾次數(shù),提高了工作效率,保證了加工質量。在加工中,充分利用公司現(xiàn)有的高精度數(shù)控機床設備,做到工序集中,較好地保證了零件上各面、各孔的相對尺寸精度、幾何公差,同時減少了安裝工件的次數(shù)和輔助時間,減少了工件在機床之間的搬運次數(shù)和工作量,縮短了生產(chǎn)周期。

        通過實際加工,證明該加工方法正確、可行且有效。但是對精基準的加工仍然存在一些問題。由于鑄造毛坯的不穩(wěn)定性,鑄件表面質量有一些缺陷,凹凸不平,特別是在有些關鍵的、要用于定位的面上,也就是粗基準上。比如圖3中用作定位的D面,明顯有著凸出點,這給精基準加工的定位帶來了不準確性。在實際加工中,先把高點打磨平,使D面圓滑過渡,采用每件鉗工劃線的方法,劃分加工余量,驗證毛坯的余量分布是否合理。這種加工方法對于單件小批量生產(chǎn)而言是合適的,但對于大批量生產(chǎn)是不合適的。由于大批量生產(chǎn)時,為了提高生產(chǎn)效率必須用到專用夾具,這就要求鑄造毛坯具有一致性,所以在以后的生產(chǎn)中,如果鑄件的質量比較好,則機械加工一定會更順利,生產(chǎn)效率也會得到更大的提高。另外,對于主軸孔的加工,如果能有專用車床夾具,那么其加工效率也將大大 提高。

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