| 标题 | 对开机匣结合面加工方案研究 |
| 范文 | 陈亚莉 韩永武 吴铁石 张晓婷 韩娇娇 摘 要：本文通过分析某前机匣上/下半部的整体结构特点，分析导致结合面加工中的影响因素，针对加工中使用的刃具方案、夹具方案及走刀方案进行优化改进，并针对不同的结构刀具进行对比加工实验，同时验证零件加工中夹具结构设计对零件加工的影响，最终确定最优的对开类零件结合面加工方案，保证结合面光度及密接度设计符合率达到100%。 关键词：机加工艺；结合面；加工刀具 中图分类号：V26 文献标志码：A 0 引言 对开类零件结合面密接度要求为设计的重要特征，现加工方案结合面表面光度及密接度均不能稳定满足设计要求，需通过攻关，优化加工方案，保证结合面光度及密接度设计符合率达到100%。 1 研究目标 （1）掌握对开类零件结合面高效高质量加工技术。 （2）提升对开类零件结合面表面质量，保证零件加工效率的同时，使结合面表面光度及密接度合格率达到100%。 2 原因分析 2.1 工装（刀具） 经过现场分析加工用零件刀具，某前机匣所用刀具R相对较小，约为R0.5，要达到较高光度，需在刀具加工进给不变的条件下，给定较高的主轴转速，但刀具主轴转速过高，会导致刀具及零件间的冲击力增大，对零件装夹要求提升，刀具磨损加快，零件表面容易产生震纹及啃刀现象，故加工中需选定合适刀具底R及加工参数。后机匣及延伸机匣由于零件高度较矮，零件加工中颤动小，所以加工时选用R2左右刀片，相同加工参数下，后机匣及延伸机匣加工后光度较高。 2.2 工装（夹具） 原变形攻关课题时，曾派制零件铣结合面夹具，但由于夹具装夹找正效率较低，故未贯入批产工艺，且对零件加工表面效果影响情况未知，需进行加工试验。 3 攻关方案 3.1 优化刀具结构，优化加工轨迹及加工参数进行加工实验 现场选用不同底R的刀具进行加工实验，由于现在所用焊接刀具底R尺寸相差较大，实验中可根据试加工效果进行选取，后期需定制专用机加刀具，保证刀具尺寸一致性。 3.2 改进夹具结构 对原派制铣结合面夹具进行结构改进，实验是否能对零件状态有一定改善。 3.3 改进夹具结构 根据方案（1）（2）实验效果，若经过实验，在零件研磨前，已经能稳定保证零件光度及密接度的设计要求，则计划取消研磨工序，若前期无法满足要求，则需进行优化研磨参数，更换磨料或研磨设备实验。 4 攻关进展 4.1 结合面加工方案优化改进实验 4.1.1 实验刀具R值变化对零件表面加工影响 实验可通过调整刀具转速提升零件表面光度，但由于转速较高，焊接刀具刀尖角度差异较大，零件加工中刀具磨损较快，当刀具角度差异较大时，部分加工后结合面表面出现积屑瘤，影响表面质量。调整改磨刀具切削R大小，实验不同转速进给加工方案，由于R改磨加大后，刀具与零件接触面积变大，刀具受力相应增加，加工中零件有轻微颤动，刀具磨损相比R1时磨损更快，且积屑瘤出现频率更高，加工质量不稳定。通过加工验证，当刀具R值增大至大于3时，加工中零件颤动严重，表面震纹过大，无法完成零件正常加工。 4.1.2 实验使用夹具对零件加工表面影响 分析零件加工中颤动原因，由于夹具底座与零件接触基准面为分段结构，夹具与零件配合面积较小，且零件结合面需伸出至工作台外部加工，零件加工竖直方向底面位置为悬空结构，夹具对零件支撑效果较差，导致使用夹具后加工效果不理想。 改进夹具结构进行加工实验： 零件试加工过程中，零件震动有所减小，震动程度与上压盖压紧力相关联，压紧力越大，加工震动越弱，但较大的压紧力会导致零件装夹变形，零件加工完成后，自由状态下结合面垂直度及平面度状态均不理想，不上压盖加工时，自由状态，结合面垂直度≤0.03，平面度≤0.02，采用压盖压紧加工完成后，自由状态，结合面垂直度0.02～0.06，平面度0.02～0.05，分析得出采用压盖可减少零件加工颤动，但由于压紧力无法稳定控制，会导致零件加工完成后，自由状态下结合面质量不稳定。 4.1.3 刀具结构改进加工实验 由于采用夹具带来了不稳定因素，结合前期不同刀具实验效果，决定采用外购合金机夹车刀杆，替换原自制焊接刀，在直接压紧底面状态下进行实验加工。实验可通过调整刀具转速提升零件表面光度，但由于刀具R较小，须将转速提升至500转，且进给降低至原加工速度的50%，才能基本满足零件表面光度要求，目视零件结合面刀具纹路较明显。实验加工后，在转速300转状态下，加工第一面时，零件加工效率及刀具磨损状况较理想，且零件震动相对较小（靠近上侧时，仍有轻微震动），但加工第二面时，表面局部开始出现积屑瘤。经分析，可能原因为刀杆调整间隙限制，导致刀片角度与加工表面不垂直，刀具后角与表面干涉，磨损后黏连铁屑，导致产生积屑瘤。改制车刀杆，调整装夹角度，进行加工实验经过试加工，刀具角度调整后，刀具磨损后加工表面产生积屑瘤的状况消除，刀具磨损及加工效率均提升至较理想状态，且零件加工后结合面垂直度及平面度均稳定控制在0.02之内，需进一步检测零件结合面密接度状态。 4.2 结合面密接度檢测方案改进实验 4.2.1 采用测量燃烧室外套安装座密接度用测量块进行检测 此方案检测过程中，测量块沿机匣轴向（上下方向）进行着色，但由于测量块与结合面接触面积较小，需对测量块表面着色剂进行多次补充涂抹，会导致结合面表面着色剂目视厚度不均，影响零件表面质量判断。 4.2.2 采用专用平台进行全接触检测 此方案检测过程中，将机匣结合面贴于平台表面，并在平台结合面预计运动方向前方均匀涂抹着色剂，涂抹完毕后，观察平台所涂着色剂被均匀铺开后，检查零件着色效果。经验证，结合面密接度按前期攻关方案加工后，满足零件光度及着色检查要求，结合面密接度测量结果目视大于90%，且轴向无间断（该检测方案无法量化着色具体面积）。 着色面积判断： 经过咨询相关计量及工装专业专家以及查阅相关的转包文件，暂无有效量化检测着色面积方案 现行工艺检测方案：密接度检测方法：使用游标卡尺测量未着色区域的尺寸，按照矩形计算的方式得到未着色区域的面积，计算公式：零件密接度=（1-未着色面积相加/每侧零件结合面总面积8414mm2）×100%，但是在实际执行中存在一定困难。最终经过评审，在设计要求不变的情况下，仅判断结合面密接度着色面积是否大于90%及轴向是否有间断，即检验记录中只填写是否合格结论。 结语 经过此次攻关，实验改进优化零件结合面加工方案后，可实现零件结合面光度稳定控制在Ra0.5～Ra0.7，并在该状态下，实现密接度检测合格，经现场实际加工验证，已达成本次攻关预期目标，满足设计要求。 虽然实验满足设计要求，后期批产工艺更改需办理相关实验文件进行大量数据收集及评审鉴定。 通过本次技术攻关，大致总结出以下3条内容： （1）对开类零件结合面加工过程中，刀具结构、刀具加工角度及刀具加工参数对零件表面光度起决定性作用。 （2）为保证零件加工后表面跳动，零件加工过程中不建议使用端面压紧类工装装夹零件。 （3）零件结合面加工完成后检测密接度，无法具体量化密接度着色后实际值，但可判定是否大于某一数值及沿某方向是否有间断。 参考文献 [1]李宏策.数控加工与传统机加工工艺比较[J].机床与液压，2011，39（20）：46-48. [2]潘晓彬.表面粗糙度测量关键技术研究[D].浙江：浙江大学，2011. |
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