高文敏，梁迪，張顯文

紐威數(shù)控裝備（蘇州）股份有限公司 江蘇蘇州 215153

1 序言

薄壁類變速器殼體零件，由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在加工中易受加工工藝、環(huán)境及設(shè)備條件等多方面因素的影響，導(dǎo)致此類零件的尺寸精度和幾何公差不易保證，加工難度高，批量加工的穩(wěn)定性差，因此需要從多方面進(jìn)行分析，制定相應(yīng)的解決方案。

2 零件的加工精度

加工一種薄壁類變速器殼體零件，毛坯先在機(jī)床上進(jìn)行半成品面和部分孔的粗加工，半成品零件如圖1所示。在立式加工中心上進(jìn)行精度要求高的孔和面的精加工，零件的裝夾如圖2所示，成品零件如圖3所示。孔的尺寸公差等級(jí)達(dá)IT7級(jí)，孔距尺寸的公差等級(jí)達(dá)IT5～I(xiàn)T6級(jí)。

圖1 半成品零件

圖2 零件的裝夾

圖3 成品零件

成品零件檢測(cè)時(shí)，孔徑的尺寸公差基本都能達(dá)到或優(yōu)于圖樣的公差等級(jí)要求，但是孔間距的尺寸精度有超差情況，且超差情況不一致、不穩(wěn)定。

3 機(jī)床精度的復(fù)檢

在檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，機(jī)床未按設(shè)備地基圖施工[1]，機(jī)床未落到地基孔里，未進(jìn)行灌膠固定，于是對(duì)機(jī)床的精度進(jìn)行復(fù)檢，結(jié)果見(jiàn)表1，機(jī)床水平精度和幾何精度均有變化[2]，且超過(guò)合格證要求。

表1 機(jī)床精度復(fù)檢結(jié)果

解決方案：恢復(fù)機(jī)床的水平精度和幾何精度，使其達(dá)到出廠狀態(tài)。機(jī)床精度恢復(fù)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 機(jī)床精度恢復(fù)數(shù)據(jù)

4 零件的加工和檢測(cè)

4.1 問(wèn)題分析

在工件的試切、檢測(cè)和對(duì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，工件在不同的檢測(cè)條件下三坐標(biāo)復(fù)檢，前后數(shù)據(jù)變化較大。

4.2 統(tǒng)計(jì)分析

在前期的試切和檢測(cè)過(guò)程中，由于受三坐標(biāo)檢測(cè)條件的影響，機(jī)床試切的工件不能及時(shí)安排檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)不同批次前后檢測(cè)數(shù)據(jù)波動(dòng)較大，造成超差情況，隨后在不同檢測(cè)條件下對(duì)工件進(jìn)行復(fù)檢，發(fā)現(xiàn)前后數(shù)據(jù)變化較大，具體如下。

1）檢測(cè)條件一：恒溫前后對(duì)比。當(dāng)天加工完送三坐標(biāo)檢測(cè)的數(shù)據(jù)，與在車間放置一夜后，第二天送三坐標(biāo)檢測(cè)，且放置了3h恒溫后的復(fù)檢數(shù)據(jù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)變化較大，工件上不同結(jié)構(gòu)位置的尺寸變化的方向并無(wú)一定的規(guī)律可循，有尺寸變大的＋0.0297mm，也有尺寸變小的-0.0213mm。

2）檢測(cè)條件二：環(huán)境大幅降溫，零件未進(jìn)行恒溫前后對(duì)比。當(dāng)天加工完送三坐標(biāo)檢測(cè)的數(shù)據(jù)，與在車間放置一夜后，第二天送三坐標(biāo)檢測(cè)，但未能恒溫即復(fù)檢的數(shù)據(jù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，當(dāng)天降溫達(dá)10℃，且未恒溫的數(shù)據(jù)變化更大，有尺寸變大的＋0.0286mm，也有尺寸變小的-0.0501mm。

而且與檢測(cè)條件一恒溫后檢測(cè)的數(shù)據(jù)相比，恒溫檢測(cè)時(shí)，向尺寸加大方向變大＋0.0297m m的685.08mm尺寸，環(huán)境大幅降溫且未恒溫檢測(cè)時(shí)，卻向尺寸減小方向變小了-0.0501m m，相差達(dá)0.0798mm；恒溫檢測(cè)時(shí)，向尺寸減小方向變小了-0.0213mm的206.332mm尺寸，環(huán)境大幅降溫且未恒溫檢測(cè)時(shí)，卻向尺寸加大方向變大了＋0.0286mm，相差達(dá)0.0499mm。

4.3 結(jié)論

從數(shù)據(jù)對(duì)比分析得出，工件受以下3方面的影響：①工件受內(nèi)應(yīng)力變形影響。②工件受溫度變化的影響。③工件受檢測(cè)條件不一致影響。

4.4 處理方案

針對(duì)3方面影響因素的處理方案如下。

（1）減小工件內(nèi)應(yīng)力影響的處理方案 改進(jìn)加工工藝路線，盡量把加工內(nèi)應(yīng)力較大的工序提前，要求較高的精加工工序盡量靠后[3]，使加工內(nèi)應(yīng)力得以提前釋放，以減少內(nèi)應(yīng)力變形的影響[4]。改進(jìn)前后加工工藝路線對(duì)比如下。

1）改進(jìn)前：10銑面（銑大平面，銑φ136H7孔端面）→20銑面（銑φ100K7孔底面）→30鏜孔（粗鏜φ100K7孔留量）→40鏜孔（粗鏜2個(gè)φ90K7孔留量）→50銑面（銑2個(gè)φ90K7孔端面，銑φ100K7孔端面）→60倒角（φ136H7、φ100K7和φ90K7孔口倒角）→70鉆孔（鉆各孔及螺紋底孔）→80擴(kuò)各孔→90倒角（孔口倒角）→100鏜孔（精鏜2個(gè)φ90K7孔）→110鏜孔（精鏜φ100K7孔，精鏜φ25H9孔）→120鏜孔（粗鏜φ136H7孔留量）→130鏜孔（精鏜φ136H7孔留量）→140擴(kuò)孔（擴(kuò)2個(gè)φ10H7孔留量）→150擴(kuò)孔（擴(kuò)2個(gè)φ15H7孔留量）→160鉸孔（鉸2個(gè)φ10H7孔）→170鉸孔（鉸2個(gè)φ15H7孔）→180攻螺紋（各螺紋孔攻螺紋）。

2）改進(jìn)后：10銑面（銑大平面，銑φ136H7孔端面）→20銑面（銑φ100K7孔底面）→30鏜孔（粗鏜φ100K7孔留量）→40鏜孔（粗鏜2個(gè)φ90K7孔留量）→50鏜孔（粗鏜φ136H7孔留量）→60銑面（銑2個(gè)φ90K7孔端面，銑φ100K7孔端面）→70倒角（φ136H7、φ100K7和φ90K7孔口倒角）→80鉆孔（鉆各孔及螺紋底孔）→90擴(kuò)各孔→100倒角（孔口倒角）→110攻螺紋（各螺紋孔攻螺紋）→120鏜孔（精鏜2個(gè)φ90K7孔）→130鏜孔（精鏜φ100K7孔，精鏜φ25H9孔）→140鏜孔（精鏜φ136H7孔留量）→150擴(kuò)孔（擴(kuò)2個(gè)φ10H7孔留量）→160擴(kuò)孔（擴(kuò)2個(gè)φ15H7孔留量）→170鉸孔（鉸2個(gè)φ10H7孔）→180鉸孔（鉸2個(gè)φ15H7孔）。

（2）減少溫度變化影響的處理方案 零件加工完成后，在三坐標(biāo)測(cè)量房間恒溫3h后檢測(cè)[5]。

（3）減少檢測(cè)條件不一致影響的處理方案 除統(tǒng)一恒溫時(shí)間外，在三坐標(biāo)檢測(cè)時(shí)，采用編程自動(dòng)檢測(cè)方法，避免為節(jié)省時(shí)間而使用手工采點(diǎn)的檢測(cè)方法。

5 工藝改進(jìn)效果

工藝改進(jìn)后，進(jìn)行批量加工和檢測(cè)，每天左側(cè)和右側(cè)工位各3組，試切了2天，共加工12件殼體零件，從統(tǒng)計(jì)結(jié)果看，零件尺寸精度及精度穩(wěn)定性滿足要求，尺寸的最大波動(dòng)也在所要求的公差帶內(nèi)。

6 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)薄壁類變速器殼體零件的加工，總結(jié)出以下經(jīng)驗(yàn)。

1）機(jī)床自身方面，嚴(yán)格按地基圖要求施工，保證地基強(qiáng)度，確保機(jī)床精度的穩(wěn)定性，同時(shí)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)水平精度和幾何精度調(diào)整得越高越好。

2）加工工藝方面，合理有效地控制毛坯鑄造階段的內(nèi)應(yīng)力，應(yīng)做去應(yīng)力退火處理，減少和消除鑄件的內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸，減小變形；合理安排工藝路線，粗、精加工分開進(jìn)行，工序中間增加時(shí)效處理，如振動(dòng)時(shí)效，使加工內(nèi)應(yīng)力快速釋放，減少應(yīng)力變形。

3）環(huán)境因素及檢測(cè)條件方面，因工件受環(huán)境溫度變化影響較大，所以應(yīng)盡量在恒溫車間加工；加工前進(jìn)行開機(jī)預(yù)熱，首件調(diào)試需要參考三坐標(biāo)檢測(cè)結(jié)果時(shí)，盡量保證前后檢測(cè)條件一致。

專家點(diǎn)評(píng)

本例中的薄壁類殼體零件，精加工階段受到工藝條件、環(huán)境溫度和設(shè)備精度等多方面因素影響，存在孔間距尺寸超差和加工精度穩(wěn)定性差的問(wèn)題。

文章結(jié)構(gòu)完整，論點(diǎn)突出，視角獨(dú)特，洞察力強(qiáng)。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和加工誤差狀況，全面分析加工過(guò)程中潛在的問(wèn)題和應(yīng)力變形隱患，并制定合理的解決方案。通過(guò)檢查機(jī)床精度、改進(jìn)加工工藝及優(yōu)化檢測(cè)方法等措施，提高了零件的加工精度。