鄭淑琴 章小紅 李金龍

(長江職業(yè)學(xué)院 湖北 武漢：430074)

機(jī)械零件在加工過程中，由于傳統(tǒng)的加工工藝、加工方法、加工手段、加工技術(shù)存在一定的局限性，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，加工精度有限，生產(chǎn)效率較低[1]。某公司生產(chǎn)的不完全齒輪零件，每年生產(chǎn)21000件左右，產(chǎn)品質(zhì)量要求較高，經(jīng)過多批次加工，全方位分析總結(jié)，日臻完善了該零件的加工工藝和加工方法。由于新工藝和新方法的應(yīng)用，提升了零件的合格率，降低了生產(chǎn)成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益，加強(qiáng)了企業(yè)競爭力[2]。

1 不完全齒輪零件的材料和技術(shù)參數(shù)

不完全齒輪零件在產(chǎn)品工作中的作用是用于傳送動力與運(yùn)動。不完全齒輪零件的材料為黃銅，此零件呈“T”形懸臂梁結(jié)構(gòu)，如圖1所示為成品圖樣。

圖1 成品圖樣

該零件的加工分兩部分：一是零件的輪齒部分，該部分的加工屬于常規(guī)加工，由滾齒機(jī)完成；二是零件的中間槽部分，該部分為裝配精密面，故對中間槽加工的精度要求較高，在加工過程中，由于黃銅質(zhì)地較軟，容易變形，導(dǎo)致加工難度增大，又因零件生產(chǎn)批量大，技術(shù)人員和工人一起對該零件的加工工藝和加工方法反復(fù)試驗(yàn)、分析、比較和總結(jié)，提出了切實(shí)可行的優(yōu)化方案。

2 不完全齒輪零件傳統(tǒng)的加工工藝和加工方法

2.1 傳統(tǒng)加工工藝

傳統(tǒng)的加工工藝由圓柱形棒料，經(jīng)熱沖壓成如圖2所示的毛坯圖樣。

圖2 毛坯的圖樣

在整個工藝設(shè)計(jì)時，每加工一次就需要裝夾一次，考慮到黃銅加工受切削力易變形，每加工一次又需要校準(zhǔn)一次，如表1共經(jīng)33步工序完成產(chǎn)品。

表1 傳統(tǒng)加工工序

2.2 傳統(tǒng)加工方法

傳統(tǒng)加工方法主要是在銑床上銑削加工、鉗工去毛刺、車床鉆孔、滾齒機(jī)滾齒。

2.3 傳統(tǒng)加工工藝和加工方法的不足

通過分析不完全齒輪零件結(jié)構(gòu)及實(shí)際加工情況，不完全齒輪零件加工難點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

(1)不完全齒輪呈懸臂梁結(jié)構(gòu)，中間槽一端壁厚較薄，后續(xù)加工易使其變形。

(2)采用普通機(jī)床加工，外形加工工序分散，裝夾次數(shù)較多，加工一致性及合格率較低。

(3)手工工作量大，生產(chǎn)周期長，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的完成計(jì)劃。

3 不完全齒輪零件優(yōu)化的加工工藝和加工方法

3.1 優(yōu)化的加工工藝

針對不完全齒輪零件的加工特點(diǎn)，反復(fù)對不完全齒輪零件加工技術(shù)研究以及現(xiàn)有加工設(shè)備的分析，優(yōu)化了一套適合不完全齒輪零件的加工工藝流程，如表2經(jīng)18步工序完成產(chǎn)品。

3.2 設(shè)計(jì)T型刀

采用銑加中心加工，必須選擇如圖3所示的T型刀。通過計(jì)算，選擇齒數(shù)Z=60、內(nèi)孔為￠18的￠75X30-0.02鋸刀片，此刀片為非標(biāo)準(zhǔn)刀片，需特殊定制，因不完全齒輪零件的材料為黃銅，故制作該T型鋸片刀的材料只需選用高速鋼即可。

3.3 加工工藝的優(yōu)化

未改進(jìn)前的加工流程為先加工槽，再加工外形，后續(xù)加工都以槽定位裝夾，而槽一側(cè)壁厚較薄，極易變形，因此每加工一步都需校槽。若將槽與外形同時加工，不僅可減少變形，還能大大縮短加工周期。結(jié)合現(xiàn)有加工設(shè)備，新工藝改由銑加中心進(jìn)行，一次裝夾，可將外形、槽、孔同時加工出來，然后由數(shù)控銑銑去多余夾位(如圖2中的毛坯零件圖)。

表2 優(yōu)化的加工工序

圖3 T型刀的圖樣

4 加工工藝優(yōu)化后的效果

對原工藝流程進(jìn)行優(yōu)化，將普通機(jī)床加工改為銑加中心加工，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)縮短加工周期，確保產(chǎn)品的交付：銑加工綜合了7道普銑工序、1道普車工序及10道鉗工工序，用時不足10min，不僅大大縮短了加工時間，還減少了轉(zhuǎn)位次數(shù)及移動距離。從時間和空間上提高了生產(chǎn)效率。

(2)提高了產(chǎn)品質(zhì)量：從傳統(tǒng)加工工藝可以看出，原工藝皆由普通機(jī)床與手工操作，尺寸合格與否一定程度上有賴于工裝及操作者的技能；而采用銑加中心加工，機(jī)器代替手工，智能化生產(chǎn)代替普通生產(chǎn)，既實(shí)現(xiàn)了智能化生產(chǎn)，又保證了產(chǎn)品質(zhì)量及尺寸的一致性。

(3)節(jié)省工裝:采用銑加中心加工，只需一副軟鉗口裝夾零件，見表3節(jié)省了16套專用夾具、刀具及檢測量具(表中代號為公司內(nèi)部代號)。

(4)降低了刀具與原材料成本：原工藝中，中間槽先由銑工粗銑槽，單邊預(yù)留0.1mm余量，再由鉗工用專用拉刀(D185/014)拉制而成，其中定制一把拉刀的價格為550元左右，一把拉刀只能加工約3500個零件左右；而新工藝采用T型刀加工，定制一把T型刀的價格為100元左右，一把T型刀可加工約5300個零件左右，故而節(jié)約了刀具成本。

表3 節(jié)省的專用夾具、刀具及檢測量具

(5)技術(shù)成熟度：新工藝的設(shè)計(jì)思路為設(shè)計(jì)T型刀，用銑加中心加工，采用工序集中的方式在一次裝夾的情況下完成盡量多的工序，充分利用數(shù)控設(shè)備的自動化水準(zhǔn)高、加工精密度高等優(yōu)勢，經(jīng)過一年加工驗(yàn)證說明優(yōu)化后的設(shè)計(jì)方案成熟、可靠。自工藝流程優(yōu)化以來已加工21000多個零件并未出現(xiàn)不合格現(xiàn)象。

(6)適用范圍和安全性：該工藝流程主要適用于所有的不完全齒輪零件加工，也適合加工相類似結(jié)構(gòu)零件的加工。加工過程在安全封閉的數(shù)控設(shè)備內(nèi)加工，加工區(qū)域內(nèi)不存在安全隱患，故安全性良好。

5 結(jié)論

原工藝流程采用普通機(jī)床加工，工序多且內(nèi)容分散[3]，在實(shí)際生產(chǎn)中易出錯，常出現(xiàn)多個零件報廢的現(xiàn)象?，F(xiàn)改為銑加中心加工，工序少，加工集中，尺寸穩(wěn)定且一致性很好，避免了零件報廢現(xiàn)象，加工效率提升明顯，每500件不完全齒輪的生產(chǎn)周期由原來30天縮短至現(xiàn)在6天；而且所有專用工裝及刀具都不需要使用，節(jié)省專用工具、量具16套。所加工的零件一次提交合格率能夠達(dá)到99%。從而減少了原材料的浪費(fèi)，減少了加工工時，節(jié)約了加工工具，減輕了工人的勞動強(qiáng)度，提升了經(jīng)濟(jì)效益，此工藝值得推廣使用。