薄壁套類零件有特殊的結(jié)構(gòu)性,徑向剛性較弱,加工中極易產(chǎn)生變形,本文通過介紹改進的加工工藝和工裝夾具,從而達到減小薄壁套類件在冷加工時的變形,保證其圓度的要求。
薄壁套類零件壁厚很薄,徑向剛度很弱, 其主要技術(shù)要求是內(nèi)孔和外圓的尺寸及圓度要求;內(nèi)外圓之間的同軸度要求;孔軸線與端面的垂直度要求。在加工過程中受夾緊力及先后加工工序等因素的影響,極易變形,導(dǎo)致以上各項技術(shù)要求難以保證。公司在加工自動變速器行星排零件中,有一輸出齒圈屬于典型的薄壁套結(jié)構(gòu),同時需要制內(nèi)斜齒要求。整體加工難度很高,如下是制齒前形成半成品的示意圖:
可以看出,工件精度要求非常高。還有一重要因素,如果達不到圖中的要求,更無法保證關(guān)鍵的內(nèi)斜齒的加工精度要求。在加工遇到了一些困難,也找出了一套解決的方法。介紹一下首次加工時的工藝:
1、保證粗加工毛坯,外圓圓度控制在0.10mm。如下示意圖:
但粗加工是外協(xié)廠加工,加工后的毛坯精度不理想,圓度一般在0.15mm左右,經(jīng)過嚴(yán)格的控制也只能達到0.10mm左右。
2、端面定位,外圓夾緊,進行精加工,精加工的工藝要求如下示意圖:
精加工時采用的機床是小巨人高精度數(shù)控車床,性能尤佳,刀具選配的也合理,同時考慮到使用普通的三爪會因為加緊面積較小產(chǎn)生變形的因素,單獨設(shè)計了子母附爪,加大了接觸面積,基本上整個工件全部被抱住,理論上受力均勻,不應(yīng)產(chǎn)生變形,加工時什么狀態(tài),加工完卡爪松開后,還應(yīng)是什么狀態(tài)。但實際加工出的里孔圓度卻超公差要求太多,在0.06-0.08mm之間,沒有保證工藝的要求。
3、漲胎漲Φ85.9里孔,機床高精度車削中心,如圖一加工另一面其它尺寸。其外圓圓度加工后為0.05mm左右。到此序已無法再往后序的制齒序流轉(zhuǎn)加工。此齒圈制齒精度非常高,要求前序必須嚴(yán)格保證工藝要求的內(nèi)孔、外圓的圓度。
由此可見,圓度是此工件的關(guān)鍵所在,如何控制圓度至關(guān)重要。分析其中原因:毛坯粗車后外圓圓度0.10mm左右,子母附爪端面跳動、一周跳動均在0.01mm內(nèi)。夾具本身精度沒有問題,但車出里孔后之所以圓度大,原因在于外圓的圓度影響了里孔的圓度,開始制定工藝前認(rèn)為影響不會太大,沒有問題 。通過實際加工證明是不對的,不但有影響,而且很大。需要解決的關(guān)鍵問題也就是如何保證粗車后的外圓圓度。我們通過研究試驗,改變了加工工藝和夾具結(jié)構(gòu),取得了成功,并運用到生產(chǎn)當(dāng)中,得到了很好的成效,重要改善點是:
1、改變工序,毛坯粗車后進行一次車外圓工序。車外圓的夾具采用端面壓緊,端面定位,里孔粗定位的結(jié)構(gòu)。
該夾具由以下部分組成:件1主體、件2定位盤、件3定位套、件4壓緊芯軸、件5錐度芯軸、件6壓蓋、件7分離套、件8高精度軸承(2個)。
使用中:主體、定位盤、定位套和機床主軸連接,工件裝在定位套上。壓緊芯軸、錐度芯軸、壓蓋、分離套、軸承組成的部分裝在機床自動尾座上。工作時,自動尾座首先動作,使定位芯軸壓在工件上,然后主軸帶動工裝工件運動,動作很簡單。該夾具設(shè)計時主要考慮的問題點是:
一、工件的最厚處壁厚是8.15mm,外圓Φ101.5mm對簿壁件而言相對比較大,徑向不受任何力。
二、毛坯粗加工后本身各方面精度不高,主要的端面與內(nèi)孔的垂直度在0.05mm左右,所以工件里孔與定位套配合要有一定的間隙,由圖二和圖四可知間隙在0.12mm左右,避免因里孔與定位套配合間隙過小,以致垂直度較大,使加工出的工件給后續(xù)留下隱患。經(jīng)過現(xiàn)場使用連續(xù)加工工件800件,外圓圓度均控制在0.015mm內(nèi)。效果良好,由于裝卸方便、動作簡單,效率也非常高。純機加工時間約15秒。
三、保證了外圓的圓度后,不在使用原來的子母爪,使用不方便,后續(xù)采用整體附爪。
如圖所示依舊整體環(huán)抱工件,使工件圓周受力均勻,機床壓力調(diào)到0.5-0.6MPa。車出的工件內(nèi)孔圓度為0.015mm內(nèi),保證了內(nèi)孔圓度要求。
四、漲套漲Φ85.9里孔(和開始工藝一樣),漲胎漲Φ85.9里孔,如圖一加工另一面其它尺寸。機床壓力調(diào)到0.5-0.6MPa,加工出的工件圓度及其它尺寸及形位公差要求全部合格。
經(jīng)過此次對薄壁工件圓度問題點的分析和改進,總結(jié)出一些經(jīng)驗:首先,加工精度要求較高的薄壁零件應(yīng)從毛坯開始就要控制圓度,根據(jù)實際的要求,要有一圓度合理的基準(zhǔn)。其次,除了機床的自身精度保障外,加工的工藝性和夾具的合理化非常的重要,是解決問題點的關(guān)鍵所在。對行星排輸出齒圈加工的改進可以廣泛的推廣到其它產(chǎn)品當(dāng)中,提高產(chǎn)品的精度。