單件小批生產(chǎn)的幾種工藝方法*

馮鴻斌，王 琳

(1.中航工業(yè)西安航空發(fā)動(dòng)機(jī)集團(tuán)有限公司，陜西西安 710021;2.西北工業(yè)大學(xué)開拓技術(shù)發(fā)展有限公司，陜西西安 710072)

1 引言

在工程的實(shí)際生產(chǎn)中，單件小批量生產(chǎn)占有相當(dāng)大的比例，尤其是配件的制造和修理，多為單件或單臺生產(chǎn)。單件小批制造主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)［1-2］:①零件形狀差別大，技術(shù)條件要求高，可比性差;②數(shù)量少，沒有互換性要求;③尺寸和精度有時(shí)往往超出工廠機(jī)床的加工精度和范圍。

針對其特點(diǎn)，為滿足生產(chǎn)的新要求，提高工藝員工藝水平，筆者就當(dāng)前單件小批加工的幾種工藝方法進(jìn)行研究，最終達(dá)到降低制造或維修成本的目的。

2 正確選用加工基準(zhǔn)

在進(jìn)行零件的加工時(shí)，合理選用基準(zhǔn)不僅可保證零件表面之間的位置精度要求和加工表面的精度，可以方便零件的加工，同時(shí)可降低加工成本。

2.1 增加輔助基準(zhǔn)

當(dāng)工件上沒有合適的加工基準(zhǔn)或當(dāng)零件尺寸較大，且采用現(xiàn)有機(jī)床無法加工時(shí)，為了立足于工廠的現(xiàn)有設(shè)備限制，滿足實(shí)際的加工需求，降低生產(chǎn)成本，有必要在工件上增加輔助基準(zhǔn)［3］，當(dāng)工件加工完成后，去除輔助基準(zhǔn)即可。

圖1(a)所示為某型號大連桿，其中心距為1 200±0.1 mm，而車間現(xiàn)有的鏜床工作臺對主軸最大移動(dòng)距離為800 mm，顯然其尺寸超出了超出鏜床的加工范圍。為節(jié)省加工成本，利用現(xiàn)有機(jī)床進(jìn)行加工，可在前道工序中增加一個(gè)輔助基準(zhǔn)環(huán)。

如圖1(b)所示。加工時(shí)，在現(xiàn)有鏜床上，兩次找正裝夾鏜加工孔，就可以保證中心距1 200±0.10的要求。待連桿加工完后，車削掉輔助基準(zhǔn)環(huán)即可。

圖1 某型號大連桿

2.2 互為基準(zhǔn)

當(dāng)零件表面位置之間位置精度高、余量較小時(shí)，可采用互為基準(zhǔn)。閥片類零件屬于薄壁零件，磨削易變形［4］，同時(shí)加工余量小，圖2所示為某閥片，其尺寸為 Φ120×1.2 ±0.02 mm，技術(shù)要求為:兩端面平面度0.005-0.01、平行度 0.01 ～0.02，粗糙度 Ra0.4，材料為3Cr13、4Cr13?？梢妼﹂y片的平面度要求較高，用常規(guī)的磨削工藝難以保證閥片的平面度。如果采用互為基準(zhǔn)法精磨，可以達(dá)到圖紙要求的平面度。

圖2 閥片加工工藝示意圖

具體步驟如下:

(1)選擇精平面磨床，同時(shí)選擇合格的磨料，硬度低、粗粒度，組織要松，必要時(shí)可在砂輪上開槽;

(2)選用較小的垂直進(jìn)給量 (單行程不得超過0.01 mm)及小的橫向進(jìn)給量進(jìn)行磨削;

(3)將粗磨后的閥片裝夾在圖2所示的A面，以A面為粗基準(zhǔn)磨削另一端面，磨削達(dá)到表面粗糙度要求;

(4)以A面為精基準(zhǔn)，精磨另一端面，直至達(dá)到圖紙要求，磨削過程中須充分冷卻，防止工件灼傷。

2.3 用加工好的表面作基準(zhǔn)

在實(shí)際的生產(chǎn)中，常有相互配合的零件，如錘桿和錘套，這類零件的加工可采用已加工好的表面作基準(zhǔn)來加工。

圖3所示為錘桿和錘套，其加工要求為:錘套外圓(Φ150)對內(nèi)錐孔(錐度1∶25)同軸度誤差不超過0.05，內(nèi)外錐度面積大于80%。采用如下的工藝方法即可完成對錘桿和錘套的加工。

圖3 錘桿錘套結(jié)構(gòu)示意圖

(1)調(diào)整車床靠模板，裝夾錘桿，車削1∶25錐面并拋光至Ra1.6以上。調(diào)整好的靠模板角度不要變動(dòng)，卸下錘桿;

(2)裝夾粗車好的錘套，用同一靠模板車削錘套1∶25內(nèi)錐面。注意:車削外錐面時(shí)，裝正刀、開正車、正面進(jìn)刀;車削內(nèi)錐面時(shí)，裝正刀、開反車、反面進(jìn)刀;

(3)加研磨膏對研內(nèi)外錐結(jié)合面，保證接觸面積。清洗零件;

(4)錘桿裝夾在車床上，錐套用木榔頭敲緊在錘桿錐面上，車削錘套Φ150外圓，并拋光到 Ra1.6以上，保證同軸度。

3 合理選擇加工方法

3.1 組合加工

銷控是零件定位孔，位置度要求高，一般必須用高精度鏜床加工才能保證。但若構(gòu)件 (如減速器箱體)尺寸大，不要求互換，只是零件位置要求高時(shí)，可采用組合加工銷控。既能保證零件位置度，又可降低生產(chǎn)成本。

減速器箱體一般分為上箱蓋和下箱體，為保證加工精度，必須采用組合加工。

首先，以軸承孔中心線為基準(zhǔn)劃線加工上、下箱體結(jié)合面、端面、側(cè)面、底面;其次，刮研上、下箱體結(jié)合面;再次，用螺栓固定好組合好的上下箱體并作定位銷控;最后，精細(xì)加工組合長寬高的基準(zhǔn)平面，鏜軸承孔即可滿足圖紙要求。

3.2 配 作

配作是一種廣泛用于配合精度要求高、單件和小批生產(chǎn)的工藝方法，具有良好的經(jīng)濟(jì)性。所謂配作，是先加工好一個(gè)零件的配合尺寸(如軸孔配合的孔)，然后按已加工零件的實(shí)際尺寸為基數(shù)，根據(jù)配合性質(zhì)的要求，再加工與之相配合的零件。其優(yōu)點(diǎn)是保證圖紙規(guī)定的配合精度下，可最大限度地?cái)U(kuò)大相互配合零件的公差帶，從而降低制造精度和成本［5］。

機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)過程或者設(shè)備大修中，由于數(shù)量小，絕大多數(shù)是單件，沒有互換性要求，為提高生產(chǎn)效率，節(jié)約制造成本或受工藝要求限制，常采用配作的工藝方法。例如:絲母按絲桿配車，氣錘活塞環(huán)按缸配作，導(dǎo)軌面配刮等。這種工藝方法優(yōu)點(diǎn)是既能保證零件功能和精度，又能降低成本，縮短修理周期。

3.3 配制公差加工

公差是機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的要素之一，特別是對于金屬切削加工，幾乎都有公差要求［6］。當(dāng)零件尺寸較大、公差等級較高、單件小批生產(chǎn)時(shí)，一般采用配置公差加工。

所謂配置公差，即在工藝安排時(shí)，先加工一個(gè)零件，按先加工好的零件尺寸配制另一個(gè)零件公差［7］。這樣可以保證零件配合要求的同時(shí)，降低了加工難度和零件報(bào)廢品率。例如火藥攪拌器就是先加工底座和立柱，再按照立柱尺寸制造橫梁。

需要注意的是，配制公差加工與配作是有區(qū)別的，配作能擴(kuò)大制造公差，降低技術(shù)要求，而配制公差只涉及零件尺寸公差，其它技術(shù)要求不降低［8］。

4 零件結(jié)構(gòu)工藝性

良好的工藝性不僅方便加工或者裝配，還可降低制造成本。在進(jìn)行設(shè)備的裝配時(shí)，有必要全面認(rèn)真消化圖紙，正確理解設(shè)計(jì)思想，當(dāng)部分零件設(shè)計(jì)不合理或者存在缺陷導(dǎo)致無法裝配或者設(shè)備性能降低時(shí)，在保證零件使用要求的前提下和設(shè)計(jì)人員進(jìn)行溝通協(xié)調(diào)，進(jìn)行必要的結(jié)構(gòu)更改。

如氣缸所用活塞圖4(a)所示，在其設(shè)計(jì)中，沒有Φ4和 Φ8孔，活塞環(huán)材料為 35#鋼，主氣缸材料HT250鑄鐵。在氣錘大修時(shí)，發(fā)現(xiàn)氣缸磨損嚴(yán)重，捶打無力。因此在維修時(shí)，將活塞改成如圖4(b)所示結(jié)構(gòu)，活塞環(huán)材料也改用聚四氟乙烯，這樣使氣缸磨損大大減緩，延長了設(shè)備大修周期，保證了設(shè)備使用。

圖4 活塞結(jié)構(gòu)示意圖

再如，煙氣輪機(jī)轉(zhuǎn)子是用螺栓(GH4169)將一、二級輪盤和軸連接成一體，螺栓必須具有足夠預(yù)緊伸長量，才能保證輪盤端面摩擦力矩大于傳遞額定功率所需力矩。在進(jìn)行圖紙分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，螺栓孔和螺栓外圓是同一基本尺寸，公差帶選用H/h配合，導(dǎo)致螺栓和螺栓孔無法裝配。通過和設(shè)計(jì)人員商量，進(jìn)行裝配要求的修改，使螺栓孔和螺栓有0.2～0.3 mm間隙。通過溫差法裝配，測量螺栓伸長量達(dá)設(shè)計(jì)圖紙要求，因此采用此方法合理。

5 結(jié)語

合適的工藝方法不僅可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少工藝過程，還可降低生產(chǎn)成本。上述幾種實(shí)用工藝方法是某廠多年來設(shè)備制造和維修中要不斷摸索、類比、借鑒、積累和總結(jié)出來的，通過這些工藝方法的運(yùn)用，不僅滿足了新的工藝要求，同時(shí)降低了生產(chǎn)成本。

［1］ 姜思杰，徐曉飛，戰(zhàn)德臣，等.大型單件小批生產(chǎn)的計(jì)劃與控制模式［J］.計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，2001，7(2):1-5.

［2］ 吳君民.大型單件小批制造企業(yè)和諧成本管理研究［D］.南京:南京航空航天大學(xué)，2008.

［3］ 閻光明，侯忠濱，張?jiān)迄i.現(xiàn)代制造工藝基礎(chǔ)［M］.西安:西北工業(yè)大學(xué)出版社，2007.

［4］ 彭文華.閥柜零件的內(nèi)圓磨床夾具設(shè)計(jì)與研究［J］.中國制造業(yè)信息化，2005，34(9):115-116.

［5］ 姜文奇.公差與配合通俗講話［M］.北京:新時(shí)代出版社，1985.

［6］ 徐國斌.Pro/Engineer Wildfire在企業(yè)的實(shí)施與應(yīng)用［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

［7］ 韓進(jìn)宏，王長春.互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)［M］.北京:中國林業(yè)出版社，2006.

［8］ 潘寶俊.互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)［M］.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1997.