發(fā)射裝置異型殼體輪廓尺寸加工工藝改進(jìn)

胡寧強(qiáng) 王 麗

(①中國(guó)空空導(dǎo)彈研究院，河南洛陽(yáng) 471009;②洛陽(yáng)市東方高級(jí)中學(xué)，河南洛陽(yáng) 471009)

多型空空導(dǎo)彈發(fā)射裝置殼體均為異型殼體，該零件形體大、加工工序復(fù)雜、加工周期長(zhǎng)。在該零件的加工中，經(jīng)常發(fā)生零件輪廓尺寸超差現(xiàn)象，影響產(chǎn)品的合格率，且會(huì)影響殼體與頭、尾罩的配合，甚至影響發(fā)射裝置強(qiáng)度。通過(guò)零件加工工藝分析，設(shè)計(jì)加工工裝，調(diào)整加工路線，提高產(chǎn)品合格率。

1 工藝難點(diǎn)分析

現(xiàn)有工藝方案采用龍門(mén)刨床加工異型殼體外形輪廓，通過(guò)在龍門(mén)架溜板上安裝一套液壓仿形裝置，利用液壓伺服反饋系統(tǒng)，控制刨刀按靠模樣板的輪廓軌跡進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，每一次進(jìn)給及快退完成一個(gè)工作行程，然后刀具按步進(jìn)值沿樣板輪廓線進(jìn)給一步，繼續(xù)下一個(gè)工作行程。實(shí)際加工中由于異型殼體外形是由幾段曲線組成，難以找到準(zhǔn)確的對(duì)刀點(diǎn)，殼體加工時(shí)由工人憑經(jīng)驗(yàn)對(duì)刀，加工出的異型殼體外形尺寸變化很大，造成加工過(guò)程中需要頻繁地調(diào)整殼體外形，仍難以保證外形尺寸，且尺寸一致性很差，成為殼體生產(chǎn)的瓶頸。加工工序圖如圖1所示。

在異型殼體輪廓加工中，存在的問(wèn)題主要有以下3條:

(1)中心高難以保證。由于殼體圓弧段不完整，整體輪廓線無(wú)明顯對(duì)刀點(diǎn)，外形中心高難以測(cè)量。操作者在對(duì)刀時(shí)無(wú)法準(zhǔn)確找到圓弧段最高點(diǎn)(即中心高)，造成操作者對(duì)刀困難。

(2)由于靠模樣板、仿形機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)及刀具選擇等環(huán)節(jié)均對(duì)殼體輪廓加工存在影響，且工藝要求的加工尺寸鏈封閉，加工須同時(shí)保證壁厚、中心高及外形尺寸，造成實(shí)際加工時(shí)工件外形與工序圖要求的形狀不一致，尺寸調(diào)整存在難度。

③由于工件外形存在誤差，特別是圓弧部分，致使檢驗(yàn)?zāi)０褰?jīng)常不能精確地反映工件尺寸特征，給工人操作造成很大困惑，甚至導(dǎo)致工人判斷失誤，造成尺寸超差。

2 工藝改進(jìn)實(shí)施

針對(duì)異型殼體輪廓加工中存在的問(wèn)題分析，筆者從以下幾個(gè)方面對(duì)殼體外形加工工藝進(jìn)行完善:

(1)分析刨床液壓伺服仿形系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)軌跡，對(duì)影響仿形誤差的環(huán)節(jié)進(jìn)行改善;

(2)改善工藝流程，對(duì)中心高尺寸進(jìn)行控制;

(3)改善外形誤差的檢測(cè)方法及手段，保證加工尺寸。

2.1 仿形軌跡分析與改進(jìn)

在之前的殼體加工中經(jīng)常出現(xiàn)加工出的輪廓尺寸與理想狀態(tài)不符，且用同一個(gè)樣板加工出的外形也存在差異。以前加工對(duì)該輪廓偏差的原因一直無(wú)法判斷清楚，造成實(shí)際加工時(shí)重復(fù)調(diào)整加工。

本次改進(jìn)首先分析了仿形加工軌跡，注意到仿形指與刨刀的運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)工件的輪廓尺寸造成直接影響。如以某型殼體外形加工為例，靠模樣板固定在龍門(mén)刨床的橫梁上，當(dāng)仿形指沿靠模樣板運(yùn)動(dòng)，實(shí)際的仿形軌跡在靠模樣板的形狀基礎(chǔ)上偏置了一個(gè)仿形軸半徑，然后刨床液壓伺服機(jī)構(gòu)會(huì)將仿形指運(yùn)動(dòng)軌跡傳遞給控制刨刀上下運(yùn)動(dòng)的控制機(jī)構(gòu)，刨刀刀尖圓弧中心會(huì)嚴(yán)格按照仿形指軌跡運(yùn)動(dòng)，這就造成若創(chuàng)刀刀尖圓弧半徑與仿形指半徑不一致而導(dǎo)致過(guò)切或殘留，仿形過(guò)程如圖2所示。

為計(jì)算刨刀刀尖圓弧半徑與仿形軸半徑對(duì)輪廓外形加工的影響，用圖解法作出原理圖，畫(huà)出仿形軸及刨刀走出的輪廓軌跡，見(jiàn)圖3。其中，R為理論輪廓半徑;r為零件加工輪廓半徑;α為仿形軸轉(zhuǎn)過(guò)角度;β為刨刀實(shí)際轉(zhuǎn)過(guò)角度。由圖可解得:

實(shí)際輪廓半徑誤差:

解三角函數(shù):

可得實(shí)際輪廓加工誤差:

以某型殼體加工為例，若仿形軸半徑為5 mm，刀具半徑為8 mm，則當(dāng)仿形加工至輪廓兩側(cè)42°時(shí)，代入上述公式，可得加工誤差達(dá)到0.8 mm，造成輪廓尺寸超差。

故加工時(shí)應(yīng)注意保證刀具與仿形軸的匹配，避免造成實(shí)際切削加工的輪廓與理想輪廓不一致。另外由于實(shí)際加工中刀具會(huì)不斷磨損及更換，為方便工人檢查刀尖磨損情況，制作了刨刀圓角檢驗(yàn)樣板。為提高生產(chǎn)效率，制作了幾組直徑不同的仿形軸，方便根據(jù)實(shí)際刀具匹配選用。

2.2 確定起刀位置

因?yàn)榱慵庑问怯蓭锥吻€段組成，切削起刀位置不能確定，以往都是工人憑經(jīng)驗(yàn)調(diào)整起刀位置，誤差很大，并且一致性很差。為了保證零件質(zhì)量及本批次的一致性，提高后續(xù)工序的加工效率，就需要確定起刀點(diǎn)。經(jīng)過(guò)分析零件外形，筆者發(fā)現(xiàn)在工件上無(wú)法定位坐標(biāo)系，因此只能在首件加工時(shí)工人憑經(jīng)驗(yàn)對(duì)刀，先去除余量的一小部分，然后進(jìn)行首件檢驗(yàn)，根據(jù)檢驗(yàn)尺寸的偏差調(diào)整殼體的定位，并且把此位置固定，此批次就可把此位置作為工件定位基準(zhǔn)，加工出的零件外形就能符合工藝要求，并且能保證尺寸一致性，為后續(xù)工序的加工提供了方便。

2.3 確定新的檢驗(yàn)樣板

由于原有的檢驗(yàn)樣板與零件外形尺寸不能完全吻合，導(dǎo)致使用時(shí)總是有縫隙，不能準(zhǔn)確傳達(dá)給工人尺寸信息，容易引起工人誤操作。

因此筆者根據(jù)零件外形特點(diǎn)，把影響零件檢測(cè)的部分去掉。如某型殼體外形圓弧面很小，兩側(cè)斜面為重要特征，因加工時(shí)圓弧段與斜面總會(huì)存在一些形狀誤差，故測(cè)量樣板要以兩側(cè)斜面為重要要素進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量樣板的圓弧段取消，見(jiàn)圖4。經(jīng)改進(jìn)后，檢驗(yàn)樣板能如實(shí)地反映殼體輪廓加工的重要特征，給工人操作提供了極大的方便。

2.4 工藝路線改進(jìn)

通過(guò)上述分析，最終完成了對(duì)工藝路線的改進(jìn):

(1)刀具準(zhǔn)備。操作者完成刨刀的刃磨，并用刨刀刀尖圓弧半徑測(cè)量樣板測(cè)量。

(2)仿形裝置的設(shè)置。先將仿形靠模樣板安裝至機(jī)床上，然后根據(jù)所測(cè)的刨刀刀尖圓弧半徑選擇同樣直徑的仿形軸。

(3)首件試切加工

①對(duì)刀 刀具在仿形軌跡最高點(diǎn)與工件最高點(diǎn)進(jìn)行對(duì)刀，然后抬起一段距離，讓刀具沿仿形軌跡空走幾次，調(diào)整刀具仿形軌跡與工件外形的中心高保持一致;

②首件試切 進(jìn)行一次小余量的試切;

③檢驗(yàn)尺寸 用檢驗(yàn)樣板檢測(cè)形狀一致，且中心高應(yīng)偏差不大，然后檢驗(yàn)員用三坐標(biāo)儀測(cè)量工件中心高。

(4)調(diào)整下刀位置，批次加工。根據(jù)試切中心高與理論中心高的偏差，重新調(diào)整仿形軌跡，然后在工件最高點(diǎn)對(duì)刀，根據(jù)余量調(diào)整加工量進(jìn)行批次加工。

(5)加工過(guò)程中用檢驗(yàn)樣板檢驗(yàn)工件外形，并注意刀具的刃磨更換。經(jīng)過(guò)工步分解，就使同批次零件外形尺寸保證很好的一致性。并且如果刀具在加工中間磨損過(guò)大，也可以及時(shí)用刨刀刀尖圓弧半徑檢驗(yàn)樣板檢查，及時(shí)更換調(diào)整刀具。

3 改進(jìn)效果

通過(guò)本次對(duì)殼體輪廓加工的質(zhì)量改進(jìn)，最終獲得了較好的加工效果，保證了工件外形輪廓尺寸，且同批次工件尺寸一致性得到提高。

基于改進(jìn)前后的工藝路線，筆者對(duì)某型殼體加工做了2組試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析比較，生成正態(tài)分布圖，見(jiàn)圖5。由圖可見(jiàn)殼體加工工藝改進(jìn)后，加工質(zhì)量得到顯著提高。

4 結(jié)語(yǔ)

本次異型殼體輪廓加工工藝改進(jìn)充分利用現(xiàn)有的機(jī)床、刀具工藝條件，通過(guò)參與人員的不斷努力，最終圓滿地完成了工藝改進(jìn)任務(wù)。該項(xiàng)目已在兩型殼體加工中進(jìn)行了驗(yàn)證，零件的一次交檢合格率由58%提高到95%，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。