一種C形零件的機(jī)加誤差分析與變形控制

陳俊梅

(成都凱天電子股份有限公司，四川 成都610091)

1 任務(wù)來源

來自中航工業(yè)西安飛行自動(dòng)控制研究所的轉(zhuǎn)包生產(chǎn)任務(wù)，如圖1 所示。該零件為飛機(jī)結(jié)構(gòu)件，材料為7050，尺寸以及形位誤差要求高。

2 工件特點(diǎn)與變形分析

2.1 工件特點(diǎn)

2.2 問題提出

如圖1，按照常規(guī)加工方法，六方毛坯;簡易數(shù)控銑粗加工;穩(wěn)定處理;數(shù)控銑半精加工;穩(wěn)定處理;數(shù)控銑精加工。粗加工留余量1.5 mm/單邊，半精加工留余量0.5 mm/單面。結(jié)果，第二次穩(wěn)定處理后，基準(zhǔn)A面彎曲變形，中間高，兩邊低。變形方向是C 形的兩開口往中間收縮，開口變小，基準(zhǔn)B 的平面度誤差達(dá)到0.8 mm，這樣大的變形量，無法進(jìn)行后續(xù)精加工。

2.3 補(bǔ)救措施

在精加工前，增加校平工序，重新分配余量，采取鉗工手工校平，在變形的相反方向施加壓力，使工件向相反方向彎曲，產(chǎn)生塑性變形，再在液壓機(jī)上加壓穩(wěn)定，這樣反復(fù)手工校平，加壓，保證平面度在0.05 mm以內(nèi)，才能進(jìn)下道工序。這種工藝方法對工人的技術(shù)要求很高，生產(chǎn)效率低。造成質(zhì)量不穩(wěn)定，合格率低。

2.4 誤差分析

影響加工誤差的因素很多，也很復(fù)雜。不同的加工方法、不同的加工設(shè)備、不同的工人技術(shù)水平。加工精度都可能不同。根據(jù)實(shí)際加工經(jīng)驗(yàn)分析:該工件的加工誤差，主要來自以下4 個(gè)方面:第一，定位誤差，加工后基準(zhǔn)A 面翹曲變形，平面度誤差影響到定位精度;第二，夾緊誤差，工件各向剛性相差較大，夾緊力的大小、方向和作用點(diǎn)，影響到夾緊變形;第三，由于切削熱的作用，使得工件在加工中產(chǎn)生了熱變形。工件熱變形的大小有加工方法與很大關(guān)系;也與工件結(jié)構(gòu)有關(guān);開口工件單面受熱，容易產(chǎn)生彎曲變形;第四，加工后，平衡的內(nèi)應(yīng)力遭到破壞，當(dāng)合格工件在機(jī)床上卸下后，由于工件內(nèi)應(yīng)力的重新分布，工件還在繼續(xù)變形。

3 工藝控制措施

3.1 改變工藝組織，增加機(jī)加剛性

原工藝方案采用板料，切割四方，構(gòu)成六方毛坯，一個(gè)毛坯加工一個(gè)零件。改變備料方式，采用棒料φ110 mm×145 mm，每一毛坯同時(shí)加工兩個(gè)零件，把開口C 形變成封閉回字形，增加了機(jī)加過程中工藝系統(tǒng)的剛度。

3.2 優(yōu)化加工方式減小熱變形誤差

工件熱變形的大小與加工方式有很大關(guān)系，研究表明，車削中傳給工件的熱量不到10%，而銑削產(chǎn)生的切削熱多得多。一方面，車削由此產(chǎn)生的熱變形小;另一方面，工件受熱是否均勻也是產(chǎn)生熱變形的重要因素。加工R32.5+0.05mm 半圓孔，如圖2，采用六方毛坯，單件加工，實(shí)際生產(chǎn)過程是數(shù)控仿形粗銑，穩(wěn)定處理后，再數(shù)控精銑外形，用R 刀仿形，加工過程單面受熱，結(jié)果產(chǎn)生彎曲變形;如圖3，采用棒料，組合加工，普車偏端面至140.5 mm，車內(nèi)孔φ60 mm，快速高效去掉大部分余量，普銑外四方，完成粗加工。穩(wěn)定處理后，數(shù)控精銑外形;加工銑2 -R32.5+0.05mm，改變定位裝夾方式，組合夾具以基準(zhǔn)A、C 定位，其對面分別壓緊，進(jìn)行鏜孔;受熱相對均勻，加工方法的改變，提高了半圓孔的表面質(zhì)量，同時(shí)，減小熱變形誤差。

3.3 提高定位基準(zhǔn)精度，減小定位誤差

如圖2，單件加工半圓孔時(shí)，以A面、B面定位，側(cè)面夾緊，由于工件C 形截面，剛性差和夾緊因素，導(dǎo)致基準(zhǔn)A面彎曲變形大，開口處往中心收縮，保證不了平面度0.05 mm，必須增加校正工序，糾正變形，對操作者技術(shù)要求很高，合格率很低。

如圖3 的組合加工方式，把C 形開口截面，變成內(nèi)圓外方的封閉幾何體，一方面，提高后續(xù)加工剛性問題;另一方面，改變了半圓孔的加工方法。由仿形銑內(nèi)孔改為數(shù)控銑鏜孔。精銑外形，提高尺寸加工精度誤差±0.02 mm，平面度0.05 mm，相鄰側(cè)面垂直度0.03 mm，做定位基準(zhǔn)，基準(zhǔn)面與定位面貼合度更高，由定位產(chǎn)生的變形就小，從而減小變形誤差。

3.4 合理的加工工藝提高產(chǎn)品質(zhì)量

機(jī)加工序與穩(wěn)定處理工序的時(shí)間間隔，工藝特別要求待轉(zhuǎn)時(shí)間不宜超過24 h，以防內(nèi)應(yīng)力的重新分布加大變形量;還有，加工各面孔系。保證位置度要求。如圖2 工序狀態(tài)加工，工序剛性差，定位夾緊誤差大，而加工精度低;如圖3 所示，在組合件上加工，剛性好，完成后一分為二，精度高，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

4 結(jié)語

作為科研生產(chǎn)第一線的加工難題，經(jīng)過多次試驗(yàn)與攻關(guān)，改進(jìn)工藝技術(shù)，達(dá)到設(shè)計(jì)精度要求。本生產(chǎn)實(shí)例，根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)，進(jìn)行工藝組織，合理采取技術(shù)措施，從工件與機(jī)床的定位安裝方式、加工方法、夾緊方式做了改進(jìn)，最大限度的減小加工誤差;滿足高精度設(shè)計(jì)要求。達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高效、低消耗。

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［5］王慶林 李莉敏 韋級祥.UG 銑削過程實(shí)用指導(dǎo)［M］，北京:清華大學(xué)出版社

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