內(nèi)蒙古科技大學(xué) (包頭 014010) 韓淑華 侯學(xué)元

我校工程訓(xùn)練中心金工實(shí)習(xí)基地承接了內(nèi)蒙古某特大型企業(yè)礦用車后橋制動(dòng)器支架產(chǎn)品的試制和小批量生產(chǎn)任務(wù)。該產(chǎn)品屬于框架類零件，形狀不規(guī)則，是礦用車制動(dòng)器部件中的一個(gè)關(guān)鍵零件，制動(dòng)器支架有比較嚴(yán)格的加工裝配尺寸，而且尺寸精度要求高，加工難度大，這就必須做好充分的工藝準(zhǔn)備，以滿足產(chǎn)品的加工要求。

1.加工工藝分析

制動(dòng)器支架毛坯為精鑄件，材料牌號為:QT450—15。如圖1 所示。

圖1

圖樣主要技術(shù)要求如下:

(2)孔φ50 mm 兩端面尺寸92.6 mm 的垂直度相對于基準(zhǔn)A 為φ0.05 mm，表面粗糙度值Ra=6.3 μm。

(3)相對于位置D、K 的4 個(gè)螺紋孔M14 ×1.5-6H 的位置度為φ0.25 mm 及12 個(gè)φ16.5 mm 的孔均布在支架的底部圓面上，其對于C、B 的位置度要求為φ0.3 mm。

(5)對于尺寸:104 mm、40 mm、62 mm、158 mm是和制動(dòng)器的其他零件進(jìn)行裝配的關(guān)鍵尺寸，必保尺寸。

零件主體框架為厚度12 mm 的圓形盆腔，其剛性較差，裝夾時(shí)容易變形，不易保證加工精度，因此，對工件裝夾控制變形要求很高;通過對圖樣的分析，可以看出該零件的整個(gè)加工技術(shù)難點(diǎn)是聯(lián)接剎車片的兩個(gè)銷孔孔深131 mm，對于A、B 的平行度為φ0.025 mm，對于C 的垂直度為φ0.025 mm，表面粗糙度值Ra=1.6 μm;技術(shù)要求高，該工序加工成為整個(gè)工件加工的技術(shù)難點(diǎn)。如何保證夾具裝夾工件時(shí)的剛性，使工件在加工過程中，不會出現(xiàn)影響工件尺寸精度的裝夾變形，成為夾具設(shè)計(jì)和加工工藝編制的關(guān)鍵因素。

2.零件加工工藝流程確定

根據(jù)對零件結(jié)構(gòu)及工藝分析，并結(jié)合考慮實(shí)際生產(chǎn)周期和進(jìn)度要求，加工工藝需進(jìn)行合理分配，粗、精加工分開，為此確定以下加工工藝流程:

(1)在數(shù)控立式銑床上加工如下尺寸，為整個(gè)工序確定定位基準(zhǔn);加工φ204 mm、68 mm、12 mm;翻面加工φ146 mm、131 mm、92.6 mm 到尺寸，粗加工φ126 mm。

(2)在臥式銑床上加工銷孔的上下面80+0.5+0.4mm。

(3)在立式加工中心上，完成如下尺寸:以尺寸φ204 mm 的底面為基準(zhǔn)定位面，加工12 個(gè)φ16.5 mm、粗精加工、2 個(gè)，精加工;翻面以φ126 mm的面為基準(zhǔn)定位面，加工尺寸4 個(gè)M14 ×1.5 -6H，粗、精加工尺寸。

3.選擇加工設(shè)備

分析該零件，由于關(guān)鍵工序在加工時(shí)所涉及到的刀具種類和數(shù)量較多，需要進(jìn)行頻繁換刀，故關(guān)鍵工序的加工方案采用帶有FANUC 控制系統(tǒng)的大連產(chǎn)立式加工中心(型號VDL—1000)，該設(shè)備三軸最大行程為:X1000 mm Y560 mm Z600 mm，具有自動(dòng)換刀功能，刀庫刀容量為24 把，滿足工序所需刀具的技術(shù)要求。

4.選擇加工夾具

加工方案分3 道工序，涉及到加工夾具的工序?yàn)榈? 道工序，在這道工序里，關(guān)鍵裝配尺寸多、行位公差要求嚴(yán)格，必須借助夾具來實(shí)現(xiàn);夾具采用液壓保壓結(jié)構(gòu)，工件裝入夾具后，夾具的兩個(gè)浮動(dòng)定位銷定位和4 點(diǎn)工藝凸臺固定支撐共同作用實(shí)現(xiàn)工件的6 點(diǎn)定位，4 個(gè)油壓杠桿直線缸壓緊，實(shí)現(xiàn)工件的初始壓緊，將工件完全壓緊，夾具的液壓元件的動(dòng)作順序通過順序閥實(shí)現(xiàn)，夾具簡圖如圖2 所示。

5.加工出現(xiàn)問題及解決方案

零件進(jìn)行批量生產(chǎn)后，一些問題斷斷續(xù)續(xù)發(fā)生了，集中體現(xiàn)在3 工序的聯(lián)接銷孔2 個(gè)尺寸超差率偏高。

圖2

(1)分析問題的原因:分析工件加工部位的聯(lián)接銷孔A—A 視圖的結(jié)構(gòu)，加工部位的尺寸2 個(gè)為131 mm 長的深孔，采用鉆孔粗加工和鏜刀精加工進(jìn)行，粗加工為先用中心鉆進(jìn)行定位，然后用鉆麻花粗加工，精加工采用加長數(shù)控硬質(zhì)合金單刃精鏜刀進(jìn)行加工。通過對工件尺寸2 個(gè)加工后測量超差的原因分析，在孔的內(nèi)壁出現(xiàn)顫紋。經(jīng)分析后確認(rèn)，是由于粗加工麻花鉆在加工過程中，產(chǎn)生的切削力導(dǎo)致工件的牙口上部發(fā)生振顫，產(chǎn)生了魚鱗和積屑瘤，而在精鏜刀進(jìn)行精鏜時(shí)，粗鏜產(chǎn)生的魚鱗和積屑瘤導(dǎo)致單刃精鏜刀的加工余量在某個(gè)時(shí)間突然增大，使加長精鏜刀出現(xiàn)顫紋，導(dǎo)致零件尺寸超差。

(2)解決方案:找到出現(xiàn)偏差的原因后，對裝夾零件的夾具進(jìn)行了如下改進(jìn):為了消除牙口上部發(fā)生振顫而導(dǎo)致工件內(nèi)壁產(chǎn)生的魚鱗積屑瘤，將工件牙口部位增加一個(gè)支撐塊，支撐塊通過銷孔和固定支撐座進(jìn)行聯(lián)接，可以進(jìn)行開合，這樣既不影響加工裝夾效率，同時(shí)也消除零件的振顫，從而消除零件內(nèi)壁的魚鱗和積屑瘤。檢驗(yàn)經(jīng)改進(jìn)后夾具加工出來的零件，尺寸2 個(gè)的尺寸公差得到了很好保證，內(nèi)孔的表面粗糙度達(dá)到圖樣要求，這樣不僅加工效率更高，刀具的使用壽命也更長。

6.結(jié)語

通過對制動(dòng)器支架的試制和小批量生產(chǎn)，摸索出了對加工框架類零件的加工方法，不僅滿足了用戶單位生產(chǎn)需要，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，而且說明高校金工實(shí)習(xí)基地技術(shù)人員具備較強(qiáng)外協(xié)產(chǎn)品配套加工能力。