五軸鏜機(jī)床箱體加工精度分析與改進(jìn)

這些零件是進(jìn)入吸收項(xiàng)目的重要因素。該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)精度，加工難度較大。在前期批生產(chǎn)過(guò)程中,由于進(jìn)口的五軸鏜設(shè)備精度問(wèn)題,出現(xiàn)了箱體與軸承蓋二次裝配后主軸瓦底孔錯(cuò)位現(xiàn)象、孔徑尺寸圓度超差現(xiàn)象等質(zhì)量問(wèn)題,制約了該型號(hào)柴油機(jī)的批生產(chǎn)進(jìn)程。為了解決該質(zhì)量問(wèn)題,組織人員進(jìn)行了工藝攻關(guān),突破了進(jìn)口鏜用夾具修復(fù)的關(guān)鍵技術(shù),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(shù)規(guī)范,其技術(shù)成果的應(yīng)用不僅為新品柴油機(jī)生產(chǎn)提供了技術(shù)支撐,而且可為同類產(chǎn)品的研制提供技術(shù)指導(dǎo)。1設(shè)備工藝優(yōu)化通過(guò)對(duì)“人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)”6個(gè)方面的分析及排查,認(rèn)為“機(jī)、法、環(huán)”3個(gè)方面對(duì)此次質(zhì)量問(wèn)題影響最大,為此進(jìn)一步從設(shè)備夾具、工藝方案及環(huán)境溫度與裝配方法進(jìn)行分析與研究。(1)傳動(dòng)孔和規(guī)劃孔的設(shè)計(jì)該箱體屬于某型號(hào)16缸柴油機(jī)的關(guān)鍵件,其主軸瓦孔長(zhǎng)度達(dá)到2000mm,主軸瓦孔全長(zhǎng)上的同軸度?0.12mm,相鄰?fù)呖淄S度?0.04mm,孔圓度0.01mm,直線度0.005mm。左右凸輪軸孔中心線對(duì)主軸瓦孔中心線的位置度要求?0.07mm,平行度?0.15mm。箱體設(shè)計(jì)如圖1所示。從設(shè)計(jì)分析,主軸瓦孔是箱體的唯一基準(zhǔn),而且第一個(gè)和最后一個(gè)瓦孔又是整個(gè)主軸瓦孔的基準(zhǔn),所有傳動(dòng)孔及氣缸孔都是以主軸瓦孔為基準(zhǔn)進(jìn)行加工,滿足了設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工藝基準(zhǔn)重合的原則。同時(shí)查閱了德國(guó)進(jìn)口工藝規(guī)程,其工藝方案基本一致,因此現(xiàn)采用的工藝方案不是造成質(zhì)量問(wèn)題的主要原因。(2)軸車模具檢測(cè)、調(diào)整和維修為了保證引進(jìn)消化吸收產(chǎn)品的高精度加工,在型號(hào)研制期間引進(jìn)了德國(guó)進(jìn)口的五軸鏜加工技術(shù)。專用五軸鏜設(shè)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(zhì)量,為此該夾具引進(jìn)時(shí)要求必須定期檢測(cè)、調(diào)整和維修。經(jīng)調(diào)查落實(shí)該夾具自從20世紀(jì)80年代引進(jìn)后一直未進(jìn)行過(guò)檢測(cè)、調(diào)整和維修,且由于近幾年該型號(hào)系列柴油機(jī)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(zhì)量,出現(xiàn)尺寸和型位公差超差,合箱裝配時(shí)出現(xiàn)瓦底孔錯(cuò)位、孔徑尺寸圓度超差等現(xiàn)象。為此針對(duì)德國(guó)進(jìn)口的五軸鏜專用刀桿、支架導(dǎo)向套等部件進(jìn)行尺寸、形位公差檢測(cè),發(fā)現(xiàn)夾具支架導(dǎo)向套內(nèi)孔磨損,其孔徑尺寸超差最大0.04mm。因此通過(guò)分析認(rèn)為夾具支架導(dǎo)向套內(nèi)孔磨損致使加工時(shí)刀桿出現(xiàn)擺差是造成主軸瓦孔相對(duì)母線平行度造成超差的主要原因。(3)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析一般來(lái)講,加工環(huán)境溫度對(duì)零件的加工精度及其測(cè)量結(jié)果有很大的影響,特別是鋁合金材料的變壁厚、復(fù)雜內(nèi)腔零件,環(huán)境溫度的日變化極易引起加工質(zhì)量的不穩(wěn)定。但目前柴油機(jī)箱體生產(chǎn)線采用了空調(diào)調(diào)節(jié)溫度,結(jié)合本地氣候情況,控制溫度為18℃～25℃,同時(shí)保證了環(huán)境溫度的日變化量小于8℃。首先針對(duì)加工過(guò)程中的刀片材質(zhì)溫度變化進(jìn)行分析,加工用的刀片材質(zhì)為硬質(zhì)合金,刀體材質(zhì)為重金屬,膨脹系數(shù)為a2=0.0000068,由此分析刀具只是很小的一部分,因此認(rèn)為環(huán)境溫度的變化對(duì)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(shí)進(jìn)行測(cè)量主軸瓦孔尺寸,不同的環(huán)境溫度檢測(cè)工件精度變化的不同程度,并記錄相應(yīng)的結(jié)果。通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析認(rèn)為:鋁的膨脹系數(shù)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(méi)有較大的變化,尺寸公差不會(huì)超出產(chǎn)品要求的范圍。為此目前機(jī)械加工控制的環(huán)境溫度不會(huì)影響到該箱體加工質(zhì)量。裝配生產(chǎn)線同樣采用了空調(diào)進(jìn)行調(diào)節(jié)環(huán)境溫度,且控制的環(huán)境溫度要求比機(jī)械加工生產(chǎn)線更高。控制溫度為20℃～24℃,使裝配各個(gè)環(huán)節(jié)得到了有效控制。(4)瓦蓋結(jié)合面清理不當(dāng)根據(jù)箱體與中間體(瓦蓋)裝配方法與各個(gè)裝配環(huán)節(jié)分析,認(rèn)為裝配時(shí)箱體與中間體(瓦蓋)結(jié)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(zhǎng)量等環(huán)節(jié)是有可能造成瓦孔重新裝配時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)位現(xiàn)象的原因之一,特別是操作者裝配過(guò)程中出現(xiàn)的人為敲擊最易造成錯(cuò)位。為此應(yīng)針對(duì)裝配工藝方案進(jìn)行改進(jìn)與優(yōu)化。2采取的措施(1)瓦孔錯(cuò)位針對(duì)進(jìn)口鏜孔夾具進(jìn)行實(shí)測(cè),發(fā)現(xiàn)主軸瓦孔刀桿與夾具支架導(dǎo)向套間隙變大,導(dǎo)致正常加工后部分主軸瓦孔相對(duì)母線平行度要求的上限,致使裝配后出現(xiàn)瓦孔錯(cuò)位現(xiàn)象。實(shí)測(cè)五軸鏜專用刀桿、支架導(dǎo)向套等部件,發(fā)現(xiàn)夾具支架導(dǎo)向套內(nèi)孔磨損后尺寸超差達(dá)到0.04mm,考慮專用刀桿修復(fù)較為困難,為此應(yīng)重點(diǎn)針對(duì)支架導(dǎo)向套內(nèi)孔進(jìn)行改進(jìn)。(2)內(nèi)孔尺寸檢測(cè)通過(guò)對(duì)夾具支架導(dǎo)向套進(jìn)行測(cè)繪,設(shè)計(jì)了導(dǎo)向套工裝圖,設(shè)計(jì)示意圖如圖3。經(jīng)分析認(rèn)為,當(dāng)夾具支架導(dǎo)向套底孔同軸度滿足要求時(shí),為減小配合間隙,提高裝配后的精度,將導(dǎo)向套內(nèi)孔尺寸?65H7+0.030分為兩個(gè)等級(jí)設(shè)計(jì),即?65+0.0150和?65+0.03+0.015加工,根據(jù)具體裝配情況進(jìn)行選取;當(dāng)夾具支架導(dǎo)向套底孔同軸度不能滿足要求時(shí),設(shè)計(jì)一組內(nèi)孔尺寸為?64.5+0.10的導(dǎo)向套,以防止底孔同軸度不好時(shí)可采用加工中心進(jìn)行修理使用。對(duì)加工好的夾具支架導(dǎo)向套進(jìn)行檢測(cè),對(duì)檢測(cè)不合格的導(dǎo)向套進(jìn)行修理或重新加工,檢測(cè)合格后對(duì)夾具進(jìn)行修理。按照首選方案將?65+0.0150的導(dǎo)向套壓入夾具,在低轉(zhuǎn)速下采用刀桿進(jìn)行研磨,以提高精密配合的間隙。(3)次裝配工藝措施通過(guò)分析和研究國(guó)外裝配關(guān)系和要求,在粗、半精、精加工的工藝試驗(yàn)基礎(chǔ)上,不斷的優(yōu)化切削參數(shù),調(diào)整鏜孔夾具,改進(jìn)瓦蓋裝配的操作規(guī)范,并制定作業(yè)指導(dǎo)書(shū)進(jìn)行指導(dǎo)生產(chǎn)。優(yōu)化的裝配規(guī)程如下:①操作者在裝配瓦蓋時(shí)應(yīng)認(rèn)真清理機(jī)體結(jié)合面和瓦蓋結(jié)合面,去除所有飛邊毛刺并清洗干凈。②選用未曾使用過(guò)并經(jīng)試裝合格的應(yīng)力螺栓。③在裝配瓦蓋前必須在瓦蓋上打出機(jī)體和瓦蓋順序號(hào)。④在裝配瓦蓋過(guò)程中,應(yīng)通過(guò)選配確定尺寸精度好、與機(jī)體定位孔尺寸相差小的定位套;操作者裝配時(shí)應(yīng)通過(guò)松緊程度合理選配瓦蓋。⑤按工藝要求擰緊凸緣螺母時(shí),應(yīng)配對(duì)同步擰緊應(yīng)力螺栓,要求每次擰緊時(shí)兩個(gè)螺栓的伸長(zhǎng)量互相相差不得超過(guò)0.1mm。⑥鏜孔過(guò)程中當(dāng)加工余量為?0.4mm時(shí),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(jìn)行測(cè)量底孔尺寸。⑦采用專用工裝拆卸瓦蓋,避免人為敲擊。通過(guò)采取以上措施,嚴(yán)格按照作業(yè)指導(dǎo)書(shū)生產(chǎn),箱體瓦孔二次裝配質(zhì)量得到了穩(wěn)定提高,有效地解決了二次裝配時(shí)的瓦孔錯(cuò)位現(xiàn)象。優(yōu)化的切削參數(shù)和批生產(chǎn)抽樣檢測(cè)數(shù)據(jù)如表1、圖4、表2。3保證加工精度(1)通過(guò)對(duì)進(jìn)口鏜孔夾具結(jié)構(gòu)的分析和研究,突破了引進(jìn)技術(shù)的消化與吸收過(guò)