复杂舱体零件加工工艺探讨

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1工件分析

舱体零件的材料为铸造铝件ZL114A,圆周和两端端面分布 着多个半圆槽、沉孔、凸台和异形槽等结构复杂的要素，其外形尺寸为$390 mm X1 270 mm。尺寸大的零件比尺寸小而结构紧 凑的更难控制加工精度。相对精度较高的要素分布在零件起连接作用的两端，比如左右端面0390。—0.2外圆相对$350。,57止口处基准 同轴度不大于0.1mm,两侧$3 5 0 0—0.057止口外圆相互同轴度不大于0.02 mm,止口外圆〇35 00—0.057相对左右两侧端面自身的垂直 度为0.01 mm,〇35 00—0.057止口外圆处端面的平面度为0.05 mm, 左右两端止口处端面的平面度为0.1 mm。

由文中所列数据可知，舱体零件结构比较复杂，对制造精 度的要求很高，这些都是制约产品制造加工的因素。对于工艺 设计，要考虑工序集中的问题，减少多次装夹产生的误差；对于精度高的要素，要分析其装夹方式，防止装夹变形。

2工艺方案

在研制、生产舱体零件的过程中，如何保证产品质量，保 证制造、生产进度，节约成本是工艺制造技术面临的一大课题， 对结构复杂、精度要求高的零件更是如此。

2.1确定加工工艺方案

在零件上，比较精密的表面加工通常都是要经过粗加工、 半精加工、精加工逐步形成精密加工的。对于这些表面，仅根 据质量要求选择相应的加工方法是不正确的，应有效确认从毛坯到最终成形的加工方案。在确定加工方案时，首先应根据主 要表面的精度和粗糙度初步确定能够达到这些要求的加工方 法。为了保证制造精度，特拟定了复杂舱体零件的加工工艺方案，即划线—粗铣基准—粗车外圆—镗孔—粗铣圆周诸要素— 线切割—高低温稳定处理—精车基准—精车外圆—精铣圆周诸 要素—钳工、攻丝—精车止口—检验。

2.2根据设备情况设计加工方法

在粗铣圆周外形轮廓工序中，先前的工艺设计需要在卧式<a target="_blank">加工中心</a>竖直装夹，而r轴上下行程为800 mm,加工范围超过 了行程范围，加工过程不能一次连贯完成，需掉头2次分段装夹。这样做，势必会出现接刀痕，而接刀痕的尺寸取决于零件 两端定位孔和定位面的准确度。在粗铣基准工序中，受设备行 程的限制，两侧端面和内圆定位粗基准被安排在大型普通镗床上完成。因为普通机床比数控机床的精度差，所以，两侧端面 的平行度和孔同轴度偏离较大，对粗铣圆周加工工序造成了一 定的影响。

为了满足零件圆周加工的要求，结合设备的加工行程特点， 可将粗铣圆周诸要素和精铣圆周诸要素工序都变更到带有A轴功能的GX1600立式加工中心上一次装夹完成。装夹时，可采用 数控分度头和尾顶的方式。在此过程中，所用设备的规格如下：

GX1600加工中心设备:X行程为1600 mm, Y行程为700 mm,Z行程为650 mm。

工作台尺寸：1 700 mm X 700 mm。

电脑数控分度盘:型号为MRNC-400,中心高度为255 mm, 中心孔的直径为40 mm。

从设备行程上观察满足舱体长度所需的加工行程，如果零 件要装夹在A轴转台上，就要采取尾顶针一夹一顶的方式，但是，这样附件和零件的长度加起来就超出了工作台的长度。因 此，需要加装2块等高垫板延长工作台面长度，以解决安装长度受限的问题。垫板是依靠螺栓固定在工作台上的，安装时略 伸出两端工作台面，在尾顶与数控转台之间留出可以安装工件 和法兰盘的位置。同时，将尾顶和数控转台置于2个平行等高 的垫板上，并将其固定，使两者的中心高相同。

采用这种改进方式，不仅减小了卧式加工中心上2次掉头装夹 产生的定位误差，而且加工过程中并没有出现接刀痕，同时，还缩短了多次装夹的辅助时间，降低了劳动强度，提高了生产效率。

2.3杜绝装夹变形，更改装夹方式

零件生产的关键在于精车止口工序。当零件被安排在 CAK6130斜床身的数控车床上时，一端用法兰盘内孔和端面定位，端面使用两短销孔定向，形成了一面两孔的定位方式；另 一端用尾座顶针顶住与零件内孔相配合的堵头。由定位原则可 知，一面两销属于完全定位，而顶尖重复限制工件的自由度被称为"过定位"。过定位对工件的定位精度有直接的影响，一般情况下，如果要消除过定位，尾座中心线和主轴中心线会因为 调整问题而发生一定的偏移，导致车削时轴向产生锥度。因此， 只有在工件的定位基准、夹具定位元件精度很高时，方可允许过定位的存在。在加工过程中发现，工件两端035 00—0057止口的同轴度受其影响，出现了 0.4 mm的偏差，端面止口形位公差 超出了要求范围，导致零件扭曲变形。

鉴于上述情况，在改进工艺的过程中，将发兰盘一端0330+0.05 孔作为基准定位，通过压板装夹从零件内部扣住工件圆周的两侧窗口边。同时，要校准03900—02外圆，利用螺栓压紧工件，压紧力要大于工件自重与切削力之和。装夹导致尾顶一端的过 定位方式被消除，螺栓和压板只起到了夹紧的作用，而远离主 轴的一端处于相对自由的状态。

在加工过程中，两端止口03500—005要一次性加工完成；在切削过程中，要减少切削用量，降低切削力。经过相关部门 工作人员的验证，与尾顶装夹效果相比，形位误差明显减小， 进一步提高了产品质量。

3结束语

通过设计产品的加工工艺，结合分厂现有的加工条件，合 理改进工艺工装和装夹方式，解决了产品加工过程中遇到的难 题，提高了零件的形位公差，保证了产品的质量


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