大型薄壁箱體加工難點(diǎn)分析及解決方案

根據(jù)加工過(guò)程實(shí)際情況，針對(duì)大型薄壁箱體孔系加工精度要求高、箱體易變形及設(shè)備精度差等難點(diǎn)，進(jìn)行工藝分析并制定解決方案，通過(guò)改進(jìn)裝夾方式和工序路線，有效控制箱體加工變形和設(shè)備原點(diǎn)飄移，保證箱體加工精度。1

序言在工程機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中，箱體作為各類傳動(dòng)軸的基座，加工精度要求較高。箱體一般具有體積大、壁薄、孔系較多及內(nèi)腔復(fù)雜等特點(diǎn)，加工時(shí)容易發(fā)生變形，加工精度難以保證。由于箱體體積較大，分布在兩個(gè)端面的同一孔系，需要回轉(zhuǎn)機(jī)床工作臺(tái)進(jìn)行對(duì)鏜兩端內(nèi)孔，所以對(duì)加工設(shè)備要求較高；薄壁零件裝夾變形會(huì)引起加工完成的零件各銷孔及孔位置度發(fā)生變化，最終導(dǎo)致各孔系位置度超差。通過(guò)對(duì)箱體加工工藝及結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，對(duì)加工設(shè)備精度進(jìn)行測(cè)量，制定相應(yīng)的裝夾方案及合理的加工工序，解決加工過(guò)程中遇到的難點(diǎn)問(wèn)題，保證箱體加工精度。2

加工難點(diǎn)分析圖1所示箱體材質(zhì)為QT450-10球墨鑄鐵。箱體鑄造后進(jìn)行初步粗加工，粗加工后箱體單邊留有2mm加工余量，主要加工內(nèi)容為4個(gè)平面及各面孔系，加工難點(diǎn)為保證同軸度φ0.04mm。對(duì)箱體進(jìn)行工藝分析，結(jié)合現(xiàn)有加工設(shè)備，認(rèn)為主要存在以下加工難點(diǎn)。（1）裝夾變形箱體裝夾時(shí)，裝夾面和裝夾點(diǎn)的輕微變形，會(huì)導(dǎo)致箱體精加工完成、拆除工裝夾具后，各孔位置度因反彈變形而發(fā)生變化，導(dǎo)致同軸度超差。（2）加工變形箱體壁薄，箱體整體結(jié)構(gòu)剛性差，在加工時(shí)產(chǎn)生熱變形，拆除夾具后，箱體發(fā)生應(yīng)力釋放變形，同樣影響箱體加工后的各孔系位置度。（3）設(shè)備原點(diǎn)漂移本次使用的加工設(shè)備為臥式加工中心，工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)180°后，原點(diǎn)有0.03mm以內(nèi)的不固定漂移誤差。由于箱體較大，需對(duì)鏜兩端內(nèi)孔，因此工作臺(tái)回轉(zhuǎn)精度嚴(yán)重影響箱體的加工精度，導(dǎo)致各孔系加工后不同心，同軸度超差。圖1

箱體3

解決方案針對(duì)上述加工難點(diǎn)進(jìn)行多次工藝試驗(yàn)，確定如下解決方案。1）控制箱體裝夾面的平面度，壓裝點(diǎn)必須為實(shí)點(diǎn)，可以減小箱體的裝夾變形。如圖1所示，下表面作為箱體的加工基準(zhǔn)面，在箱體內(nèi)部壓裝，由于平面度的影響導(dǎo)致裝夾變形?？梢酝ㄟ^(guò)在箱體左右兩端使用百分表測(cè)量的方式，在壓緊箱體前和壓緊箱體后，分別讀取兩次的百分表示值，檢測(cè)壓緊與松開(kāi)箱體時(shí)的變形量。為保證箱體加工后的精度，需保證兩端壓裝變形量在0.01mm以內(nèi)，若變形量超出0.01mm，可以采取在壓裝點(diǎn)處，箱體與工裝結(jié)合面之間墊銅皮的方式，確保箱體壓裝變形量在0.01mm以內(nèi)，從而減小裝夾變形導(dǎo)致的加工變形。2）通過(guò)半精、精加工分開(kāi)的方式進(jìn)行加工，減小加工應(yīng)力變形。箱體加工去除材料時(shí)，大量的熱量會(huì)隨著切屑排出，但仍有部分熱量被箱體吸收，由于熱量不均，箱體會(huì)發(fā)生熱變形，熱變形引起的加工誤差占總加工誤差比例很大，嚴(yán)重影響加工精度。半精加工時(shí)，切削量較大，箱體發(fā)熱變形、箱體切削產(chǎn)生的應(yīng)力較大，通過(guò)工藝優(yōu)化，將箱體分成半精加工和精加工方式，通過(guò)拆卸箱體，將加工過(guò)程中產(chǎn)生的熱變形應(yīng)力釋放。精加工時(shí)，切削量?jī)H有0.15mm左右，產(chǎn)生的熱量較少，使箱體產(chǎn)生的變形基本在0.01mm以內(nèi)，在箱體加工精度的允許范圍內(nèi)。分序加工時(shí)，由于精加工余量較小，可通過(guò)增加工藝定位銷孔的方式，保證兩次加工的基準(zhǔn)一致，避免精加工時(shí)余量不足問(wèn)題。3）通過(guò)使用千分表找正的方式，借坐標(biāo)加工另一端孔，保證兩端孔同軸度。因本設(shè)備工作臺(tái)回轉(zhuǎn)中心漂移尺寸不定，故需要每加工一件箱體找正一次工作臺(tái)回轉(zhuǎn)后的中心。箱體左端φ600H7孔、φ250H7孔逐個(gè)加工，兩孔的同軸度靠機(jī)床本身的精度保證，左端兩孔加工完成后，箱體旋轉(zhuǎn)180°，使用千分表找正已經(jīng)精加工完成的φ250H7孔，以該孔的中心為原點(diǎn)加工右端φ500H7孔、φ600H7孔。通過(guò)找正箱體已加工孔巧借坐標(biāo)的方式，消除了設(shè)備回轉(zhuǎn)后原點(diǎn)漂移對(duì)箱體加工精度的影響。4

結(jié)束語(yǔ)在箱體加工精度超差，尤其是加工出現(xiàn)幾何公差超差時(shí)，首先要通過(guò)分析確定是什么原因引起的，然后根據(jù)相應(yīng)的超差原因制定解決