連接盤類零件高精度加工提質(zhì)增效問題的協(xié)同創(chuàng)新技術(shù)*

劉 超 姜薇薇 秦瑞軍

(內(nèi)蒙古第一機械集團(tuán)有限公司，內(nèi)蒙古 包頭 014030)

目前，國內(nèi)機械行業(yè)零件大批量生產(chǎn)加工中，還是以單機單件、流水線加工方案為主，注重工序流程的整合，特殊材料刀具使用還不夠廣泛，在合理利用機床加工空間、最大化機床加工能力方面考慮還不夠周全。該連接盤類零件，以適應(yīng)大批量生產(chǎn)形勢在多方面優(yōu)化、創(chuàng)新的工藝技術(shù)案例值得推廣和借鑒，具有一定的示范和推動作用。

1 連接盤類零件孔系的加工工藝現(xiàn)狀

連接盤類零件孔系的加工需要配備多規(guī)格的刀具，加工中需要多次更換刀具，需采用相應(yīng)刀具進(jìn)行鉆孔、擴孔、鉸孔、劃沉孔、劃倒角等工步的加工，生產(chǎn)效率低；零件外形加工要素相對位置對稱，銑削位置加工余量大，單件零件加工耗時長，不利于批量生產(chǎn)加工；對于接盤類零件的外圓，為保證粗糙度要求，零件需進(jìn)行精車、磨內(nèi)孔(用于磨外圓時安裝心軸)、磨外圓、拋光等工序，需要多次裝夾、多次轉(zhuǎn)運、多設(shè)備加工才能完成，工藝流程長，制約了零件生產(chǎn)效率，不能滿足大批量生產(chǎn)形勢要求。

2 連接盤批量加工工藝創(chuàng)新要求

連接盤是傳動部件常用傳遞動力的典型零件，其基數(shù)較大。形狀及結(jié)構(gòu)類似，端面具有多數(shù)量和多規(guī)格的孔系，用于安裝相應(yīng)規(guī)格螺栓進(jìn)行連接，孔系要求進(jìn)行孔口倒角及沉孔的加工；根據(jù)裝配和使用要求，零件外形為避免干涉，需要進(jìn)行加工；且連接盤類零件的外圓在使用過程中起密封作用，粗糙度要求0.4，以保證零件的密封效果，零件簡圖如圖1所示。

圖1 零件簡圖

為滿足批量加工的生產(chǎn)要求，需對零件工藝技術(shù)方案進(jìn)行創(chuàng)新優(yōu)化，縮短零件的加工周期，在生產(chǎn)能力不變的情況下，最大化資源利用率，保障批量生產(chǎn)任務(wù)順利完成。

3 加工思路及方法

通過分析連接盤類零件結(jié)構(gòu)特征和加工精度要求，梳理零件孔系規(guī)格，設(shè)計復(fù)合刀具，盡可能將多工步的加工內(nèi)容復(fù)合在一把刀具上，減少刀具使用數(shù)量；綜合考慮機床的加工空間、零件尺寸、加工要素、刀具路徑等方面因素，設(shè)計專用夾具，一次加工多件，一次走刀完成多項外形要素的加工，使加工效率得到成倍提升；根據(jù)零件高精度外圓尺寸、粗糙度及裝配要求，嘗試?yán)锰厥獠牧系毒呒巴鈭A微變形擠壓成型技術(shù)進(jìn)行加工，提高和穩(wěn)定外圓加工精度，保證零件的加工要求，替代原精車、磨內(nèi)孔、磨外圓的加工流程，加工效率和加工質(zhì)量實現(xiàn)同步提升。

3.1 設(shè)計多孔系復(fù)合刀具實現(xiàn)一鉆多孔徑的工藝加工方法

基于對零件孔系規(guī)格、結(jié)構(gòu)的梳理，整合加工刀具尺寸規(guī)格，對刀具進(jìn)行優(yōu)化，將鉆孔、劃沉孔、劃倒角等刀具結(jié)合成復(fù)合加工刀具，實現(xiàn)1把刀具實現(xiàn)多加工要素的加工，設(shè)計階梯合金鉆頭，配合鉸刀進(jìn)行孔系的加工，保證各孔系結(jié)構(gòu)及精度要求，階梯合金鉆頭加工孔系如圖2所示。

圖2 階梯合金鉆頭加工孔系

3.2 利用成組多件對稱加工方法進(jìn)行加工

分析零件外形加工要素，利用成組多件對稱加工方法進(jìn)行加工。根據(jù)連接盤類零件加工設(shè)備空間尺寸，加工要素位置，綜合考慮加工時走刀路線及使用刀具尺寸，設(shè)計專用夾具，進(jìn)行流程優(yōu)化，合并加工工步，實現(xiàn)兩次走刀路徑完成三件零件加工，零件成組對稱加工可以平衡刀具切削力，增強刀具耐用性，加工中可選用較高的切削參數(shù)，進(jìn)一步提高加工效率，將機床使用率最大化。成組加工夾具及加工示意圖如圖3所示。

圖3 成組加工夾具加工示意圖

3.3 數(shù)控車床一次裝夾加工方法

設(shè)計數(shù)控車床一次裝夾實現(xiàn)車、磨、拋光工序加工的表面微變形擠壓成型工藝加工方法。根據(jù)零件外圓加工精度、表面粗糙度要求，優(yōu)化刀具方案，使用全新材質(zhì)刀具，選用適合的切削參數(shù)，優(yōu)化零件加工余量，以表面微變形加工方法代替原車削、磨削、拋光等的傳統(tǒng)加工手段，減少零件裝夾次數(shù)和定位基準(zhǔn)的裝換，保證重要加工要素基準(zhǔn)一致性，在工序流程、加工效率和加工質(zhì)量都得到進(jìn)一步優(yōu)化。新型擠壓加工刀具如圖4所示。

圖4 刀具結(jié)構(gòu)示意圖

連接盤類零件外圓經(jīng)過新方法的加工，圖紙要求外圓粗糙度Ra0.4，表面微變形加工方法的外圓粗糙度可穩(wěn)定達(dá)到Ra0.2，同時提高了零件外圓強度，增強了零件使用性能，質(zhì)量更加穩(wěn)定。

4 推廣性及經(jīng)濟效益

連接盤類零件批量加工工藝技術(shù)方法的研究思路，同樣可適用于外形結(jié)構(gòu)、加工要素類似的其他類型零件；通過復(fù)合刀具的使用，實現(xiàn)多要素一次加工；設(shè)計專用夾具，合理的零件定位關(guān)系，配合相應(yīng)的數(shù)控加工程序，實現(xiàn)一機多件加工；再通過新工藝、新技術(shù)、新材料的引進(jìn)，改善零件加工效率的同時，保證零件的生產(chǎn)質(zhì)量。

經(jīng)過多方面創(chuàng)新優(yōu)化，復(fù)合刀具加工提高孔系加工效率1.8倍，夾具一次多件加工提升加工效率4倍效率，擠壓成型加工方法較原加工方法(磨削外圓、內(nèi)孔及拋光)單個零件提高效率700% 。

通過對連接盤類零件批量生產(chǎn)形勢分析，研究適應(yīng)生產(chǎn)形勢的工藝技術(shù)方案，通過對工序流程、工裝夾具、切削刀具、切削參數(shù)的優(yōu)化，達(dá)到滿足生產(chǎn)要求的目標(biāo)，并將成果經(jīng)驗擴展到類似批量生產(chǎn)的零件加工工藝技術(shù)方案中，解決由于零件從單件小批量加工到大批量加工的生產(chǎn)模式調(diào)整所帶來的生產(chǎn)周期長，效率低等問題，滿足產(chǎn)品訂單增加所帶來的生產(chǎn)要求。