五軸鏜機床箱體加工精度分析與改進

五軸鏜機床箱體加工精度分析與改進

這些零件是進入吸收項目的重要因素。該項目的設計精度，加工難度較大。在前期批生產過程中,由于進口的五軸鏜設備精度問題,出現了箱體與軸承蓋二次裝配后主軸瓦底孔錯位現象、孔徑尺寸圓度超差現象等質量問題,制約了該型號柴油機的批生產進程。為了解決該質量問題,組織人員進行了工藝攻關,突破了進口鏜用夾具修復的關鍵技術,保證了箱體二次裝配的主軸瓦孔精度,形成了專有的工藝技術規(guī)范,其技術成果的應用不僅為新品柴油機生產提供了技術支撐,而且可為同類產品的研制提供技術指導。1設備工藝優(yōu)化通過對“人、機、料、法、環(huán)、測”6個方面的分析及排查,認為“機、法、環(huán)”3個方面對此次質量問題影響最大,為此進一步從設備夾具、工藝方案及環(huán)境溫度與裝配方法進行分析與研究。(1)傳動孔和規(guī)劃孔的設計該箱體屬于某型號16缸柴油機的關鍵件,其主軸瓦孔長度達到2000mm,主軸瓦孔全長上的同軸度?0.12mm,相鄰瓦孔同軸度?0.04mm,孔圓度0.01mm,直線度0.005mm。左右凸輪軸孔中心線對主軸瓦孔中心線的位置度要求?0.07mm,平行度?0.15mm。箱體設計如圖1所示。從設計分析,主軸瓦孔是箱體的唯一基準,而且第一個和最后一個瓦孔又是整個主軸瓦孔的基準,所有傳動孔及氣缸孔都是以主軸瓦孔為基準進行加工,滿足了設計基準與工藝基準重合的原則。同時查閱了德國進口工藝規(guī)程,其工藝方案基本一致,因此現采用的工藝方案不是造成質量問題的主要原因。(2)軸車模具檢測、調整和維修為了保證引進消化吸收產品的高精度加工,在型號研制期間引進了德國進口的五軸鏜加工技術。專用五軸鏜設備與夾具如圖2所示。專用鏜孔夾具精度的高低直接影響箱體主軸瓦孔的加工質量,為此該夾具引進時要求必須定期檢測、調整和維修。經調查落實該夾具自從20世紀80年代引進后一直未進行過檢測、調整和維修,且由于近幾年該型號系列柴油機研制量較大,可能造成五軸鏜孔夾具零件的磨損、老化,影響到了箱體主軸瓦孔的加工質量,出現尺寸和型位公差超差,合箱裝配時出現瓦底孔錯位、孔徑尺寸圓度超差等現象。為此針對德國進口的五軸鏜專用刀桿、支架導向套等部件進行尺寸、形位公差檢測,發(fā)現夾具支架導向套內孔磨損,其孔徑尺寸超差最大0.04mm。因此通過分析認為夾具支架導向套內孔磨損致使加工時刀桿出現擺差是造成主軸瓦孔相對母線平行度造成超差的主要原因。(3)試驗數據分析一般來講,加工環(huán)境溫度對零件的加工精度及其測量結果有很大的影響,特別是鋁合金材料的變壁厚、復雜內腔零件,環(huán)境溫度的日變化極易引起加工質量的不穩(wěn)定。但目前柴油機箱體生產線采用了空調調節(jié)溫度,結合本地氣候情況,控制溫度為18℃～25℃,同時保證了環(huán)境溫度的日變化量小于8℃。首先針對加工過程中的刀片材質溫度變化進行分析,加工用的刀片材質為硬質合金,刀體材質為重金屬,膨脹系數為a2=0.0000068,由此分析刀具只是很小的一部分,因此認為環(huán)境溫度的變化對其刀具尺寸精度影響較小。其次在環(huán)境溫度18℃～25℃情況下,每相差1℃時進行測量主軸瓦孔尺寸,不同的環(huán)境溫度檢測工件精度變化的不同程度,并記錄相應的結果。通過試驗數據對比分析認為:鋁的膨脹系數為a2=0.000023,箱體按工藝要求加工的尺寸,在環(huán)境溫度18℃～25℃情況下,主軸瓦孔尺寸精度沒有較大的變化,尺寸公差不會超出產品要求的范圍。為此目前機械加工控制的環(huán)境溫度不會影響到該箱體加工質量。裝配生產線同樣采用了空調進行調節(jié)環(huán)境溫度,且控制的環(huán)境溫度要求比機械加工生產線更高?？刂茰囟葹?0℃～24℃,使裝配各個環(huán)節(jié)得到了有效控制。(4)瓦蓋結合面清理不當根據箱體與中間體(瓦蓋)裝配方法與各個裝配環(huán)節(jié)分析,認為裝配時箱體與中間體(瓦蓋)結合面清理是否干凈、飛邊毛刺與清潔度是否滿足要求、定位套松緊程度、螺栓的同步伸長量等環(huán)節(jié)是有可能造成瓦孔重新裝配時出現錯位現象的原因之一,特別是操作者裝配過程中出現的人為敲擊最易造成錯位。為此應針對裝配工藝方案進行改進與優(yōu)化。2采取的措施(1)瓦孔錯位針對進口鏜孔夾具進行實測,發(fā)現主軸瓦孔刀桿與夾具支架導向套間隙變大,導致正常加工后部分主軸瓦孔相對母線平行度要求的上限,致使裝配后出現瓦孔錯位現象。實測五軸鏜專用刀桿、支架導向套等部件,發(fā)現夾具支架導向套內孔磨損后尺寸超差達到0.04mm,考慮專用刀桿修復較為困難,為此應重點針對支架導向套內孔進行改進。(2)內孔尺寸檢測通過對夾具支架導向套進行測繪,設計了導向套工裝圖,設計示意圖如圖3。經分析認為,當夾具支架導向套底孔同軸度滿足要求時,為減小配合間隙,提高裝配后的精度,將導向套內孔尺寸?65H7+0.030分為兩個等級設計,即?65+0.0150和?65+0.03+0.015加工,根據具體裝配情況進行選取;當夾具支架導向套底孔同軸度不能滿足要求時,設計一組內孔尺寸為?64.5+0.10的導向套,以防止底孔同軸度不好時可采用加工中心進行修理使用。對加工好的夾具支架導向套進行檢測,對檢測不合格的導向套進行修理或重新加工,檢測合格后對夾具進行修理。按照首選方案將?65+0.0150的導向套壓入夾具,在低轉速下采用刀桿進行研磨,以提高精密配合的間隙。(3)次裝配工藝措施通過分析和研究國外裝配關系和要求,在粗、半精、精加工的工藝試驗基礎上,不斷的優(yōu)化切削參數,調整鏜孔夾具,改進瓦蓋裝配的操作規(guī)范,并制定作業(yè)指導書進行指導生產。優(yōu)化的裝配規(guī)程如下:①操作者在裝配瓦蓋時應認真清理機體結合面和瓦蓋結合面,去除所有飛邊毛刺并清洗干凈。②選用未曾使用過并經試裝合格的應力螺栓。③在裝配瓦蓋前必須在瓦蓋上打出機體和瓦蓋順序號。④在裝配瓦蓋過程中,應通過選配確定尺寸精度好、與機體定位孔尺寸相差小的定位套;操作者裝配時應通過松緊程度合理選配瓦蓋。⑤按工藝要求擰緊凸緣螺母時,應配對同步擰緊應力螺栓,要求每次擰緊時兩個螺栓的伸長量互相相差不得超過0.1mm。⑥鏜孔過程中當加工余量為?0.4mm時,重新拆裝瓦蓋一次,然后精鏜孔至尺寸,最后再次重新拆裝瓦蓋后進行測量底孔尺寸。⑦采用專用工裝拆卸瓦蓋,避免人為敲擊。通過采取以上措施,嚴格按照作業(yè)指導書生產,箱體瓦孔二次裝配質量得到了穩(wěn)定提高,有效地解決了二次裝配時的瓦孔錯位現象。優(yōu)化的切削參數和批生產抽樣檢測數據如表1、圖4、表2。3保證加工精度(1)通過對進口鏜孔夾具結構的分析和研究,突破了引進技術的消化與吸收過