聚四氟乙烯襯套加工變形的研究分析

于家祥，方軍，汪亦凡，郭林帥

（1.安徽天航機(jī)電有限公司，安徽蕪湖 241000；2.國營蕪湖機(jī)械廠，安徽蕪湖 241000）

聚四氟乙烯襯套有很高的耐腐蝕性，主要起密封、潤滑等作用，被應(yīng)用于某型飛機(jī)修理過程中的眾多重要環(huán)節(jié)，也是修理過程中不可忽視的部分[1-3]。一直以來，某單位生產(chǎn)的該類襯套合格率普遍較低，隨著相關(guān)裝備性能不斷地研發(fā)改進(jìn)，氟塑料零件應(yīng)用占比逐漸增加，飛機(jī)修理任務(wù)也越來越重，現(xiàn)有的一般加工方式，勢(shì)必不能滿足飛機(jī)大修的需求。本文就該類零件加工變形合格率低的原因進(jìn)行了剖析，并提出了有效的解決措施。

1 統(tǒng)計(jì)與分析

對(duì)某單位2020年下半年生產(chǎn)的該類襯套合格率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，合格情況如表1所示。

表1 2020年下半年合格率統(tǒng)計(jì)表

由表1可以看出，該類產(chǎn)品生產(chǎn)合格率不超過40.0%，合格率較低，該情況導(dǎo)致零件的生產(chǎn)成本上升，造成了人力、設(shè)備資源的大量浪費(fèi)，嚴(yán)重影響生產(chǎn)單位的質(zhì)量形象，帶來較大的經(jīng)濟(jì)損失。

產(chǎn)品修理流程需經(jīng)接收、分解、故檢、修理、試驗(yàn)、交付、封存七個(gè)階段。襯套發(fā)生變形，采用常規(guī)的目視法和檢測無法直接確定其故障原因。需要重新進(jìn)行分解、修理、試驗(yàn)，大大延長了修理周期，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。為解決上述問題，研究人員將6個(gè)批次聚四氟乙烯襯套的不合格情況按不合格類別進(jìn)一步分類統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如表2所示。從數(shù)據(jù)中可以看出，聚四氟乙烯襯套加工外圓變形不合格（外圓軸向尺寸收縮大）占比為90.68%，為該襯套不合格的主要成因。

表2 不合格類別調(diào)查表

2 原因與分析

針對(duì)聚四氟乙烯襯套加工變形的主要原因-外圓軸向尺寸收縮大，結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場及工序流轉(zhuǎn)等進(jìn)行剖析，發(fā)現(xiàn)可能造成“外圓軸向尺寸收縮大”的原因有以下三點(diǎn)：①設(shè)備保養(yǎng)不到位，精度不夠；②切削液流量大小不合理；③裝夾方式與卡盤夾緊壓力大小不合理。

2.1 設(shè)備精度

使用指定機(jī)床設(shè)備加工樣件，再委托計(jì)量站檢測測量樣件的平行度、同軸度、垂直度等數(shù)據(jù)，依據(jù)《金屬切削手冊(cè)》判斷是否合格[4]，結(jié)果如表3所示。

表3 樣件檢測數(shù)據(jù)結(jié)果

通過機(jī)床加工樣件的8個(gè)檢測數(shù)據(jù)可以看出，機(jī)床精度無法滿足加工技術(shù)要求并非造成“外圓軸向尺寸收縮大”的原因。

2.2 切削液流量

調(diào)查發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場車削外圓時(shí)切削液流量為全流量的30%，為驗(yàn)證切削液流量對(duì)外形尺寸的影響程度，選用相同的機(jī)床，相同襯套材料在切削液流量為30%、50%、100%三種條件下，分別加工3個(gè)批次的樣件，測量其外形尺寸并與檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如表4所示。

表4 加工合格統(tǒng)計(jì)表

在切削液流量分別為30%、50%和100%的3次試驗(yàn)中，外形尺寸合格的件數(shù)沒有隨著冷卻液流量增加發(fā)生明顯變化。說明切削液的澆注流量并不會(huì)對(duì)外形尺寸合格率產(chǎn)生影響。

2.3 裝夾方式與卡盤夾緊壓力

如圖1所示，使用三爪自定心和胎具裝夾聚四氟乙烯襯套，卡盤夾緊壓力由小到大逐漸增加，記錄該襯套對(duì)應(yīng)的開口變形數(shù)據(jù)，結(jié)果如圖2所示。根據(jù)上圖分析得出，未使用輔助胎具裝夾和卡爪壓力太大是造成“外圓軸向尺寸收縮大”的主要原因。

圖1 裝夾演示圖

圖2 卡盤壓力與變形量統(tǒng)計(jì)圖

3 解決措施

找出聚四氟乙烯襯套加工變形導(dǎo)致合格率低的主要原因后，研究人員通過改變裝夾方式以及選定合適的卡盤夾緊壓力進(jìn)行試驗(yàn)，尋找解決襯套加工變形的具體措施。

如圖3所示，改進(jìn)裝夾方式，能有效解決棒材裝跳動(dòng)和裝夾變形，選用輔助工具裝夾，并伸出適中的長度?？ūP夾緊壓力在“2.3 裝夾方式與卡盤夾緊壓力”部分已進(jìn)行研究，從“圖2”可以明顯看出：當(dāng)卡盤夾緊壓力超過8MPa之后，聚四氟乙烯襯套的開口變形量急劇增加，遂將卡盤夾緊壓力確定為8MPa。確定上述了解決措施之后，對(duì)某單位2021年一季度生產(chǎn)的該類襯套合格率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，合格情況如表5所示，并隨機(jī)抽取6個(gè)批次6件產(chǎn)品對(duì)外圓數(shù)據(jù)進(jìn)行測量統(tǒng)計(jì)，如表6所示。

圖3 改進(jìn)的裝夾演示圖

表5 2021年一季度合格率統(tǒng)計(jì)表

表6 外圓測量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

計(jì)算該3個(gè)月的平均合格率為：

(94%+95%+96%)/3=95.0%

從以上數(shù)據(jù)可以得出：改變裝夾方式以及合適的卡盤夾緊壓力，可有效解決聚四氟乙烯襯套加工變形問題。

聚四氟乙烯襯套主要起密封及潤滑等作用，應(yīng)用于某修理過程中的眾多重要環(huán)節(jié)，是修理過程中不可忽視的一部分。本文通過對(duì)其加工工藝的研究分析與改進(jìn)，有效地提高了其生產(chǎn)合格率，提升了相關(guān)單位的生產(chǎn)效益與質(zhì)量形象。