大型薄壁箱體加工難點(diǎn)分析及解決方案

李守江，路文敬，魯成戰(zhàn)

山推工程機(jī)械股份有限公司 山東濟(jì)寧 272073

1 序言

在工程機(jī)械傳動系統(tǒng)中，箱體作為各類傳動軸的基座，加工精度要求較高。箱體一般具有體積大、壁薄、孔系較多及內(nèi)腔復(fù)雜等特點(diǎn)，加工時容易發(fā)生變形，加工精度難以保證。由于箱體體積較大，分布在兩個端面的同一孔系，需要回轉(zhuǎn)機(jī)床工作臺進(jìn)行對鏜兩端內(nèi)孔，所以對加工設(shè)備要求較高；薄壁零件裝夾變形會引起加工完成的零件各銷孔及孔位置度發(fā)生變化，最終導(dǎo)致各孔系位置度超差。

通過對箱體加工工藝及結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，對加工設(shè)備精度進(jìn)行測量，制定相應(yīng)的裝夾方案及合理的加工工序，解決加工過程中遇到的難點(diǎn)問題，保證箱體加工精度。

2 加工難點(diǎn)分析

圖1所示箱體材質(zhì)為QT450-10球墨鑄鐵。箱體鑄造后進(jìn)行初步粗加工，粗加工后箱體單邊留有2mm加工余量，主要加工內(nèi)容為4個平面及各面孔系，加工難點(diǎn)為保證同軸度φ0.04mm。對箱體進(jìn)行工藝分析，結(jié)合現(xiàn)有加工設(shè)備，認(rèn)為主要存在以下加工難點(diǎn)。

圖1 箱體

（1）裝夾變形 箱體裝夾時，裝夾面和裝夾點(diǎn)的輕微變形，會導(dǎo)致箱體精加工完成、拆除工裝夾具后，各孔位置度因反彈變形而發(fā)生變化，導(dǎo)致同軸度超差。

（2）加工變形 箱體壁薄，箱體整體結(jié)構(gòu)剛性差，在加工時產(chǎn)生熱變形，拆除夾具后，箱體發(fā)生應(yīng)力釋放變形，同樣影響箱體加工后的各孔系位置度。

（3）設(shè)備原點(diǎn)漂移 本次使用的加工設(shè)備為臥式加工中心，工作臺旋轉(zhuǎn)180°后，原點(diǎn)有0.03mm以內(nèi)的不固定漂移誤差。由于箱體較大，需對鏜兩端內(nèi)孔，因此工作臺回轉(zhuǎn)精度嚴(yán)重影響箱體的加工精度，導(dǎo)致各孔系加工后不同心，同軸度超差。

3 解決方案

針對上述加工難點(diǎn)進(jìn)行多次工藝試驗(yàn)，確定如下解決方案。

1）控制箱體裝夾面的平面度，壓裝點(diǎn)必須為實(shí)點(diǎn)，可以減小箱體的裝夾變形[1]。如圖1所示，下表面作為箱體的加工基準(zhǔn)面，在箱體內(nèi)部壓裝，由于平面度的影響導(dǎo)致裝夾變形。可以通過在箱體左右兩端使用百分表測量的方式，在壓緊箱體前和壓緊箱體后，分別讀取兩次的百分表示值，檢測壓緊與松開箱體時的變形量。為保證箱體加工后的精度，需保證兩端壓裝變形量在0.01mm以內(nèi)，若變形量超出0.01mm，可以采取在壓裝點(diǎn)處，箱體與工裝結(jié)合面之間墊銅皮的方式，確保箱體壓裝變形量在0.01mm以內(nèi)，從而減小裝夾變形導(dǎo)致的加工變形。

2）通過半精、精加工分開的方式進(jìn)行加工[2]，減小加工應(yīng)力變形。箱體加工去除材料時，大量的熱量會隨著切屑排出，但仍有部分熱量被箱體吸收，由于熱量不均，箱體會發(fā)生熱變形，熱變形引起的加工誤差占總加工誤差比例很大，嚴(yán)重影響加工精度[3]。半精加工時，切削量較大，箱體發(fā)熱變形、箱體切削產(chǎn)生的應(yīng)力較大，通過工藝優(yōu)化，將箱體分成半精加工和精加工方式，通過拆卸箱體，將加工過程中產(chǎn)生的熱變形應(yīng)力釋放。精加工時，切削量僅有0.15mm左右，產(chǎn)生的熱量較少，使箱體產(chǎn)生的變形基本在0.01mm以內(nèi)，在箱體加工精度的允許范圍內(nèi)。分序加工時，由于精加工余量較小，可通過增加工藝定位銷孔的方式，保證兩次加工的基準(zhǔn)一致，避免精加工時余量不足問題。

3）通過使用千分表找正的方式，借坐標(biāo)加工另一端孔，保證兩端孔同軸度。因本設(shè)備工作臺回轉(zhuǎn)中心漂移尺寸不定，故需要每加工一件箱體找正一次工作臺回轉(zhuǎn)后的中心[4]。箱體左端φ600H7孔、φ250H7孔逐個加工，兩孔的同軸度靠機(jī)床本身的精度保證，左端兩孔加工完成后，箱體旋轉(zhuǎn)180°，使用千分表找正已經(jīng)精加工完成的φ250H7孔，以該孔的中心為原點(diǎn)加工右端φ500H7孔、φ600H7孔。通過找正箱體已加工孔巧借坐標(biāo)的方式，消除了設(shè)備回轉(zhuǎn)后原點(diǎn)漂移對箱體加工精度的影響。

4 結(jié)束語

在箱體加工精度超差，尤其是加工出現(xiàn)幾何公差超差時，首先要通過分析確定是什么原因引起的，然后根據(jù)相應(yīng)的超差原因制定解決方案，尋找合適的解決方法。本文通過對箱體加工難點(diǎn)進(jìn)行工藝分析，從工藝方法、設(shè)備精度和裝夾方式上全面解決了箱體加工過程中存在的問題，提高了箱體加工質(zhì)量，滿足圖樣技術(shù)要求。

專家點(diǎn)評

針對大型薄壁箱體孔系加工精度要求高、箱體易變形及設(shè)備精度差等難點(diǎn)，進(jìn)行原因分析并制定解決方案，通過改進(jìn)裝夾方案和工序路線，從工藝方法、設(shè)備精度和裝夾方式上采取改進(jìn)措施，并進(jìn)行多次工藝試驗(yàn)，有效解決了箱體變形和精度超差問題。

文章內(nèi)容精煉，重點(diǎn)突出，結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，分析全面，思路清晰，語句流暢。在箱體加工精度超差時，首先分析原因，從工藝、設(shè)備和裝夾方式入手制定改進(jìn)方案，然后通過工藝試驗(yàn)，最終確定合適的解決方法，頗具匠心地解決了箱體加工中存在的難點(diǎn)問題。