活塞套類零件加工過(guò)程中的難點(diǎn)及工藝方案

郎俊峰

摘 要：本文主要闡述了活塞套類零件的基本情況，以及在試生產(chǎn)過(guò)程中遇到的內(nèi)孔槽擠壓變形、同軸度尺寸超差造成的零件內(nèi)孔草鉻酸層被碰傷兩個(gè)問(wèn)題，并根據(jù)數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)分析、顧客咨詢、試驗(yàn)方法、工具改造、群策群力等多種方法解決加工難點(diǎn)，對(duì)后期同類型產(chǎn)品的加工提供寶貴的加工經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：活塞套；鏜孔；同軸度；軟爪；珩磨

中圖分類號(hào)：TH162 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）07-0067-03

1 零件概要

活塞套類零件（圖1）是我公司轉(zhuǎn)包生產(chǎn)主要產(chǎn)品族之一，是空客公司主流產(chǎn)品A320系列飛機(jī)轉(zhuǎn)向、爬升、降落等飛機(jī)動(dòng)作的重要部件之一。由于該零件的重要性和大批量性，按照客戶的要求，該項(xiàng)產(chǎn)品需按兩個(gè)階段進(jìn)行交付，第一階段主要為無(wú)特種工藝的粗加工階段；第二階段為在粗加工后，進(jìn)行表面處理及精加工。在整個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)試制過(guò)程中，第一階段的粗鏜孔工序和第二階段多個(gè)工序是該產(chǎn)品族在試生產(chǎn)階段遇到的困難最多的幾道工序，下面我們就產(chǎn)品族中的一項(xiàng)產(chǎn)品，在加工時(shí)遇到的幾個(gè)難點(diǎn)展開(kāi)逐一討論。

2 零件加工高階流程

由于該產(chǎn)品的重要性，客戶要求我們?cè)谠嚿a(chǎn)加工該型產(chǎn)品時(shí)，必須完全依照其之前在英國(guó)工廠的工藝流程進(jìn)行產(chǎn)品加工（圖2）。第一階段是由粗加工外形到零件整體草鉻酸工序前；第二階段是在草鉻酸生產(chǎn)線獲得客戶的批準(zhǔn)后開(kāi)始加工，一直到完全滿足設(shè)計(jì)圖紙的全部特性要求，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的完全交付。

3 零件加工過(guò)程中的難點(diǎn)及解決方法

3.1 粗加工階段的鏜孔工序

在粗加工階段加工的難度主要在精加工鏜孔工序，內(nèi)孔臺(tái)階尺寸φ22.255+0.02（見(jiàn)圖3）的加工上。在試加工第一批零件時(shí)，投產(chǎn)的20件，有15件是因該尺寸不合格而造成的報(bào)廢。

按照顧客的要求，試生產(chǎn)零件報(bào)廢率在30%以上是不允許作為首批的樣件交付的。對(duì)于該成批報(bào)廢的問(wèn)題，公司內(nèi)部召開(kāi)了專題的質(zhì)量分析會(huì)，會(huì)上我們就現(xiàn)有的鏜內(nèi)孔加工程序（圖4、圖5）進(jìn)行了確認(rèn)：首先是加工內(nèi)孔尺寸，后挖內(nèi)孔槽，走臺(tái)階面，再挖內(nèi)孔槽，最后走孔口倒角。在反復(fù)觀看了走刀的方式后，我們提出了一個(gè)對(duì)于這種材質(zhì)零件來(lái)說(shuō)會(huì)存在的一個(gè)問(wèn)題。由于零件是鋁質(zhì)材料，而且材質(zhì)偏軟鋁，在按照原有工序加工內(nèi)孔槽的時(shí)候，在刀具切削時(shí)會(huì)造成該內(nèi)孔臺(tái)階被擠壓而產(chǎn)生變形，造成該內(nèi)孔臺(tái)階局部尺寸超差。為了解決該問(wèn)題我們會(huì)同操作者集思廣益，更改了原有的加工方法，在不改變?cè)械募庸げ襟E上先不把內(nèi)孔臺(tái)階尺寸φ22.255+0.02加工到位（預(yù)留φ0.1mm左右的余量），而是在鏜完φ22±0.025的孔尺寸后，先加工4.95±0.05和4.55±0.05兩個(gè)內(nèi)孔槽，當(dāng)兩個(gè)槽完加工成后，再精鏜臺(tái)階孔尺寸φ22.255+0.02到最終尺寸。從試驗(yàn)批零件的結(jié)果來(lái)看，再無(wú)零件內(nèi)孔尺寸超差，擠壓產(chǎn)生變形的問(wèn)題得以解決，粗加工階段的樣件也得以順利交付顧客，獲得顧客批準(zhǔn)。

3.2 第二階段的加工難點(diǎn)

隨著公司的草鉻酸特種工藝生產(chǎn)線獲得客戶的驗(yàn)收合格，這標(biāo)志著客戶與我公司活塞套產(chǎn)品族第二階段產(chǎn)品試加工正式啟動(dòng)。

（1）在第二階段的試生產(chǎn)的過(guò)程中，最難的難題就發(fā)生在草鉻酸后的精鏜孔工序。鏜孔工序重要的就是先鏜軟抓，鏜軟抓水平的高低將直接影響到同軸度和內(nèi)孔尺寸的加工，按照顧客提供的樣本工藝規(guī)程要求，在草鉻酸工序后，需要對(duì)φ22±0.05的內(nèi)孔（見(jiàn)圖6）進(jìn)行精鏜孔加工到尺寸φ22.206～φ22.221，鏜內(nèi)孔的目的是去除內(nèi)孔草鉻酸層，再在后期鍍上黑色硬質(zhì)陽(yáng)極化層。

二次裝夾加工后，加工22.206～φ22.221內(nèi)孔，而且要求對(duì)第一次裝夾加工的臺(tái)階孔只有0.01的同軸度。

在試制初期，我們采用的是傳統(tǒng)的加布膠木軟爪，這種軟爪的特點(diǎn)就是夾鋁制、銅質(zhì)等軟性金屬時(shí)零件不易讓零件變形，而且不會(huì)夾傷零件，易修整；缺點(diǎn)是如果長(zhǎng)時(shí)間大批量的加工，在冷卻液長(zhǎng)期的沖刷下，軟爪自身容易產(chǎn)生變形，不利于高精度零件的加工。由于試制時(shí)零件數(shù)量小，加工周期短，在試制初期我們并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)變形這一問(wèn)題，但是在隨著產(chǎn)品上量加工，由于變形的問(wèn)題，引起內(nèi)孔φ22.206-φ22.221對(duì)內(nèi)孔φ22.255-φ22.275，同軸度超差，最終導(dǎo)致在進(jìn)行最后一道機(jī)加工序精珩內(nèi)孔φ22.206 -φ22.221時(shí)，內(nèi)孔φ22.255-φ22.275表面草鉻酸層被珩磨油石碰傷，在當(dāng)時(shí)的情況下，由于草鉻酸層被碰傷，我們?cè)谙嚓P(guān)規(guī)范中找到可以涂抹化學(xué)轉(zhuǎn)化膜進(jìn)行返修，但是普通的涂刷無(wú)法通過(guò)顧客的鹽霧試驗(yàn)，導(dǎo)致上千件零件因碰傷這一問(wèn)題無(wú)法交付顧客（圖7）。

用于鏜孔的設(shè)備是公司新進(jìn)的哈挺數(shù)控車床GL 250（其重復(fù)定位精度可達(dá)0.005mm，夾持外徑有356mm，加工長(zhǎng)度為1050mm）屬高精度大型回轉(zhuǎn)類零件的加工設(shè)備，同時(shí)該型設(shè)備附帶冷卻液增壓泵，加工時(shí)，冷卻液輸出壓力可達(dá)20個(gè)兆帕，完全滿足槍鉆等工具對(duì)深長(zhǎng)孔加工的冷卻液需求。引進(jìn)該設(shè)備主要就是為了滿足客戶活塞、活塞套等產(chǎn)品族的加工具有很強(qiáng)的針對(duì)性。設(shè)備本身的精度是可以達(dá)到加工要求的。

從設(shè)計(jì)圖紙上看，兩個(gè)內(nèi)孔極限孔尺寸差只有0.034mm，除去珩磨設(shè)備自身的穩(wěn)定性，兩者尺寸差初步估算只有0.015 -0.02mm左右，我們對(duì)碰傷的零件進(jìn)行了一個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，我們各拿50件碰傷和未碰傷的零件分別測(cè)量?jī)蓚€(gè)內(nèi)孔的孔徑值和兩個(gè)內(nèi)孔的同軸度值，運(yùn)用六西格瑪?shù)姆椒▽?duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后表明：同軸度結(jié)果的好壞很大因素上影響了零件是否被碰傷。

我們順藤摸瓜哪又有哪些因素影響了同軸度的結(jié)果呢？繼續(xù)運(yùn)用六西格瑪?shù)姆椒▉?lái)進(jìn)行收集數(shù)據(jù)，我們分別對(duì)第二階段的幾個(gè)工序（鍍草鉻酸層、鏜孔、鍍黑色硬質(zhì)陽(yáng)極化層、珩孔）進(jìn)行了同軸度測(cè)量，分析后結(jié)果顯示，鏜孔工序?qū)νS度產(chǎn)生的影響最大。我們?cè)陬櫩蜋C(jī)加工程師的建議下，對(duì)我們裝夾零件的軟爪進(jìn)行了更換，采用客戶在英國(guó)工廠加工時(shí)所采用的軟爪（見(jiàn)圖8）進(jìn)行比對(duì)性測(cè)試。

我們對(duì)新引進(jìn)的軟爪進(jìn)行了技術(shù)特點(diǎn)分析：其夾持面為玻璃纖維（又稱玻璃鋼）材質(zhì)，這種材質(zhì)的最大特點(diǎn)是不受溫度，濕度等外部環(huán)境的控制而產(chǎn)生變形，穩(wěn)定性好，修整起來(lái)也十分的方便，實(shí)在是加工這種零件軟爪的不二之選。

調(diào)整軟爪的過(guò)程也是十分花力氣的一個(gè)過(guò)程。在安裝好軟爪后，我們先不進(jìn)行調(diào)整，先裝夾零件，再用磁力表架裝好千分表對(duì)零件需要加工的內(nèi)孔進(jìn)行測(cè)量；測(cè)量時(shí)需要慢速轉(zhuǎn)動(dòng)零件，轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)也要把千分表伸進(jìn)內(nèi)孔里面，不是簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單測(cè)量一下空口的位置就完成了，完后根據(jù)測(cè)量的結(jié)果修整軟爪裝夾面，之后反復(fù)測(cè)量，修整，直到測(cè)量結(jié)果滿足0.006max最大為止。選擇0.006max主要還是為了考慮零件本身的修正值在內(nèi)。

在經(jīng)過(guò)裝夾調(diào)試和初鏜軟爪后，第一件φ22.206～φ22.221的尺寸和同軸度的要求經(jīng)過(guò)測(cè)量為合格產(chǎn)品。再次裝夾零件，再次加工，合格。再一次裝夾，再一次加工，還是合格。10件試樣件零件全部加工完畢，尺寸和同軸度要求均滿足設(shè)計(jì)圖要求。10件的試樣件并不能滿足我們的要求，我們又繼續(xù)跟蹤記錄了兩批共100件零件的連續(xù)加工，雖然有些波動(dòng)，但是最終我們要的0.01的同軸度是滿足了，又一項(xiàng)加工難點(diǎn)順利解決。

在檢驗(yàn)同軸度時(shí)，為了提高檢測(cè)效率，我們使用了專用測(cè)具（見(jiàn)圖9），其特點(diǎn)就是攜帶方面，可以滿足活塞套類零件外圓對(duì)內(nèi)孔或者內(nèi)孔對(duì)內(nèi)孔的跳動(dòng)100%測(cè)量。

（2）為了進(jìn)一步改善零件被碰傷的可能性，我們?cè)阽衲ド弦策M(jìn)行了改善。我們認(rèn)為在珩磨加工過(guò)程中，由于珩磨桿過(guò)長(zhǎng)也會(huì)碰傷到內(nèi)孔臺(tái)階的草鉻酸層，嚴(yán)重的會(huì)將草鉻酸層直接珩掉，露出鋁機(jī)體。由于在珩磨廠商那里購(gòu)買標(biāo)準(zhǔn)珩磨桿導(dǎo)削槽和珩磨油石過(guò)長(zhǎng)（硬質(zhì)陽(yáng)極化內(nèi)孔長(zhǎng)34.5mm，標(biāo)準(zhǔn)珩磨桿導(dǎo)削槽尺寸約為47.8mm。

由于在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上找不到合適的珩磨桿及油石，在確認(rèn)客戶無(wú)法提供幫助的情況下。

我們只有自己動(dòng)手修改珩磨桿和油石。首先，我們用銅棒加工出一個(gè)用于磨削珩磨桿導(dǎo)削槽的一個(gè)保護(hù)套，并用線切割把銅套一破二，把破開(kāi)的銅套放在珩磨桿外保護(hù)起珩磨桿在磨削過(guò)程中不至于被夾變形或者夾傷。再用數(shù)控磨床把珩磨桿的導(dǎo)削槽磨短致合適尺寸（見(jiàn)圖10、11），最后用手工鋸把油石兩頭均勻的鋸下合適的尺寸，使得油石尺寸大約在40mm左右，最終把油石和珩磨桿配套后用于實(shí)際零件加工。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)我們對(duì)產(chǎn)品加工過(guò)程中幾個(gè)難點(diǎn)的改善，半年近1500件零件的數(shù)據(jù)收集，產(chǎn)品的一次提交合格率已達(dá)到95%，產(chǎn)品得以順利的交付顧客，滿足顧客的需求。

該零件在技術(shù)難點(diǎn)上的解決，也為后期其他4個(gè)類似活塞套的加工掃平了加工障礙，成為后期其他公司類似的產(chǎn)品族類零件的加工打下堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。