一種大型異形件制作工藝的探討

何 真，李全才

（安徽馬鋼表面技術股份有限公司，安徽馬鞍山 243000）

前言

大型異形件的制造一直以來都是制造業(yè)的難題，而冶金行業(yè)的關鍵零部件，往往都是大型、甚至超大型異形件。從毛坯制作階段開始就要兼顧到零件后續(xù)的加工方法和難度，必要時，還需要分步制作。大型異形件的加工，通常都需要兩種以上的大型數(shù)控機床協(xié)同完成，涉及多道裝夾和轉接工序，精度難以保證，實際效果差。加工方法和工裝的合理選用，能大大提高生產效率。因此，本文以一種大型異形零件為列，闡明工序的合理銜接和工裝選擇的重要性。

1 零件介紹

本文介紹的零件是一種用于鐵水堵口的冶金備件，名稱為支座。本體制造方式可整體鑄造，亦可分段制作后拼焊而成。整體立體圖示意圖外形如圖1。

由圖1 可以看出，零件外形可由支座上回轉平面處且分為上下兩部分，即立柱和底座。兩者作為整體加工，零件不僅裝夾不便，對機床的要求也高。需要注意的是，立柱上的Φ139H7/Φ145H7 及36K7鍵槽等關鍵加工部位，均需保證與底座所成的夾角。

圖1 支座立體示意圖

2 毛坯制作要點

該支座是一個兩面夾角型的回轉體，底座上下端部均是一個帶孔凸緣法蘭，內部為一個凹字形腔體，可用鑄造或者焊接結構完成，毛坯易于成型，但考慮到鑄造成本高、難度大，建議采用焊接結構；立柱部分是個G字狀異形體，結構稍顯復雜，又是支座的主要受力部位，容易產生應力集中，不適合采用焊接，適用鑄件制成。鑒于其特殊性，采用焊接+鑄造的方法完成。需要特別說明的是，立柱部分采用ZG270-500鑄造完成后需要進行調質處理和探傷處理，表面和內部均不得有影響力學性能的缺陷，非加工面亦不可留有余量；底座法蘭與圍板需要加工有0.7 倍板厚的焊接坡口，采用氣體保護焊進行焊接，組焊前需要預熱，焊后進行保溫，然后整體進行去應力退火，加工之前對焊縫再進行磁粉探傷。考慮到加工的經濟性，立柱與底座分別制作完成后，暫不組焊。

3 加工工藝

3.1 立柱加工工藝（焊前）

立柱零件圖見圖2。立柱的主要加工內容與底座存在較高的相對位置要求，轉接加工時，需要確保零件上刻有下道工序的定位基準，立柱本體上焊接前的加工工藝見表1。

圖2 立柱零件圖

表1 立柱加工工藝卡（焊前）

3.2 底座加工工藝（焊前）

底座的加工比較復雜，因為該零件涉及到9.95°的法蘭加工。底座底部的法蘭面和頂部的法蘭面，需要加工的部位是相反的，這注定了兩個斜面不能同時加工。同時，法蘭面所成角度與立柱也有位置要求，形位公差必須得完全得到保證。上部法蘭面周圍還有Φ1625h6 的尺寸公差需要保證，數(shù)控鏜床或數(shù)控銑床加工Φ1625h6 又容易產生橢圓現(xiàn)象，只有立車才能既快又好地完成加工任務。因此，設計一個合理的工裝則成為了最佳選擇，不僅可以減少斜面裝夾和加工的難度，尺寸和形位公差更可以完全保證。底座零件圖見圖3。

圖3 底座零件圖

工裝的設計要求不高，只需要滿足能準確定位底座和將底座的9.95°轉化為0°即可。針對這兩點要求，工裝設計了定位銷孔和9.95°的斜面：銷孔用來定位、斜面用來“扳平”底座兩面的夾角，使得其在加工時法蘭面可以呈現(xiàn)水平位置擺放，減小加工和找正難度。工裝可采用Q235-A 鋼板進行放樣、卷制、焊接制成毛坯，然后豎立在數(shù)控銑床上加工9.95°上下面并鉆銷孔用于定位底座。

根據(jù)設計好的工裝，制定底座（焊前）的加工工藝如表2。

表2 底座加工工藝

3.3 支座加工工藝（焊后）

根據(jù)立柱和底座的前期加工情況，兩單體均已完成定位基準的加工，后續(xù)只需將立柱和底座組裝、焊接再利用工裝加工即可。詳細工藝路線如表3。

表3 支座加工工藝

3.4 成品檢驗

使用萬能角度尺、游標卡尺、內徑量表、外徑千分尺等量具，結合幾何三角關系公式，測量和計算支座檢驗記錄如表4。

表4 支座成品檢驗記錄表

4 結論

通過本次大型異形件的工藝探討，我們不難發(fā)現(xiàn)，只需要認真分析零件的用途、構造，運用合理的工藝思路，例如分體制作、多次轉接等，再借助裝配鉗工、劃線鉗工和普通立車等低成本生產方式，制作簡易的工裝，只需要數(shù)控銑床的簡單配合，也完全能生產出合格產品。合理編排的多工序生產工藝，不僅沒有增加加工的不可控性，而且減少了數(shù)控機床的使用率，降低了生產成本。