法蘭座加工測量方法分析與優(yōu)化

蘇州一光儀器有限公司 (江蘇 215006) 王 金 羅敦煜

法蘭座(見圖1)屬于盤類零件，其外圓與厚度的尺寸比值比較大。由于其結(jié)構(gòu)特殊和公差要求特別高，導致零件的軸向尺寸測量難度特別大。尤其是在端面磨削工序中，其原有的測量方法嚴重制約著零件的加工效率和質(zhì)量，優(yōu)化該測量方法勢在必行。

圖1 法蘭座

1.加工工藝與測量方法分析

法蘭座經(jīng)過“下料機→車床→磨床→完工檢”等4 個車間或工位完成其加工流程。首先，在下料和車床加工中，尺寸精度要求相對較低，采用常規(guī)的測量手段(如高度尺、游標卡尺)完全可以滿足需要。其次，完工檢可以利用常規(guī)的測量手段和三坐標測量機，通過抽檢來完成任務。最后，磨床加工分為磨削內(nèi)孔和磨削端面兩道工序，內(nèi)孔可以利用標準塞規(guī)測量，但對于磨削端面的工藝和測量方法均存在難度。

法蘭座的端面磨削工序，選用高精度外圓磨床，將法蘭座安裝在小錐度心棒(見圖2)上(法蘭座內(nèi)孔與小錐度心棒外圓配合)，再用兩頂尖和雞心夾頭固定在磨床上進行磨削加工。加工前，可以借助百分表和木榔頭來調(diào)整法蘭座與小錐度心棒之間的相對位置和配合預緊力，從而完成工件裝夾、找正和對刀;加工完畢后，形位公差仍用百分表在線測量，但尺寸(2.5 ±0.02)mm、(5.5 ±0.05)mm 測量難度較大。

圖2 小錐度心棒

2.原測量方法及不足

通常情況下，針對法蘭座的尺寸 (2.5 ±0.02)mm、(5.5 ±0.05)mm，公司原先是通過千分尺和標準塊來進行在線粗測量，在多次測量確認尺寸無誤后卸下零件，然后送三坐標測量機最終檢測。檢驗合格品可以直接流入下道工序;檢驗的不合格品，根據(jù)尺寸實際值，或進行二次裝夾返修，或作為廢品處理。

因此，在整個端面磨削工序中，標準塊輔助在線測量費時費力，測量精度難以保證0.02 mm 以上的要求，且因工人技能高低而異。而且為保證零件質(zhì)量合格率，必須利用三坐標測量機對其相關尺寸進行全檢，導致生產(chǎn)效率下降，容易出現(xiàn)生產(chǎn)物流瓶頸。此外，零件二次返修會對其內(nèi)孔表面質(zhì)量造成不良影響，重新裝夾也不可能復現(xiàn)上次加工的裝夾位置，很容易產(chǎn)生裝夾、找正和對刀等引起的綜合誤差，最終很有可能導致該零件返修報廢，但已經(jīng)消耗的時間和精力已無法彌補。

3.測量方法優(yōu)化

綜上所述，原測量方法的主要缺陷是在線測量無法滿足其尺寸測量精度要求，而離線測量又給零件返修帶來了無法克服的技術難題，導致零件合格率低，工人勞動強度大，生產(chǎn)效率也隨之下降。

為解決上述加工難題，根據(jù)法蘭座的結(jié)構(gòu)和工藝特點，可以設計測量工裝，保證工件在不改變裝夾相對位置的情況下進行離線測量。方法如下:

(1)在磨床附近搭建水平工作臺，并配備百分表及其配套表座等附件。要求調(diào)平水平工作臺，百分表的測量范圍和精度分別在2～6 mm 和0.01 mm以上。

(2)設計和制造測量輔助夾具(見圖3)。該輔助夾具材料可以選用45 鋼，淬火硬度在35 HRC 左右，通過磨削兩端平面保證其平行度、平面度。

圖3 測量輔助夾具

(3)搭建測量工裝與實施測量。首先，將測量輔助夾具、百分表及其表座分別放置在同一水平工作臺上，待百分表觸點接觸到測量輔助夾具的Q 面時，有了測量值后將刻度置零(見圖4a)。其次，輕輕移開測量輔助夾具，將被測工件與小錐度心棒的組合體安裝在測量輔助夾具中，并將被測工件的N面移到百分表觸點下進行測量(見圖4b)。最后，讀取百分表刻度值(合格值區(qū)間為2.48～2.52 mm)，判斷是否滿足圖樣標注尺寸(2.5 ±0.02)mm 的要求。同理可測量圖樣標注尺寸(5.5 ±0.05)mm。

圖4 測量工裝與實施測量

當然，如果測量尺寸不能滿足要求，可以將被測工件與小錐度心棒的組合體再安裝在磨床上繼續(xù)端面磨削加工，直到測量結(jié)果符合要求為止。

4.測量操作注意事項

測量操作過程中，必須始終注意對被測工件與小錐度心棒輕拿輕放，保證兩者間的相對位置不變。同時，百分表置零后需要保證它相對于表座、水平工作臺的位置不變。另外，在測量尺寸 (2.5 ±0.02)mm 時，需要輕輕按壓法蘭座中心兩側(cè)，以消除因其受力傾斜而導致的測量誤差。最后，可以輕輕旋轉(zhuǎn)法蘭座，選擇其不同測量部位進行測量后求測量平均值，減少測量誤差。

5.結(jié)語

通過在多次批量生產(chǎn)中實際應用優(yōu)化后的測量方法，證明該測量方法切實可行。它不僅保證了零件質(zhì)量的穩(wěn)定性，降低了廢品率，還減輕了工人的勞動強度，大大提高了生產(chǎn)效率，解決了三坐標測量機在生產(chǎn)中測量任務繁重的難題。