鑄造殼體零件的機(jī)械加工工藝

張業(yè)俊，梁愛(ài)民

中航工業(yè)航宇救生裝備有限公司 湖北襄陽(yáng) 441000

1 序言

鑄造殼體類零件外形復(fù)雜，關(guān)聯(lián)尺寸多、精度高，加工基準(zhǔn)的選擇十分重要。某型產(chǎn)品的操縱機(jī)構(gòu)安裝在可分開(kāi)的外殼中，可分開(kāi)的外殼如圖1所示，由1號(hào)、2號(hào)和3號(hào)殼體組成。其中2號(hào)殼體處于中間位置，起著承上啟下的作用，其上有1號(hào)殼體，其下有3號(hào)殼體，其內(nèi)裝配有軸等多個(gè)重要零部件。由此可以看出，2號(hào)殼體是裝配時(shí)的基準(zhǔn)零件，它的加工精度將直接影響操縱機(jī)構(gòu)的裝配精度。

圖1 可分開(kāi)的外殼

2 零件的技術(shù)要求

1號(hào)、2號(hào)和3號(hào)殼體的毛坯為砂型鑄件，材料為ZL116鋁合金（T5），鑄造精度等級(jí)為HB 6103―2004中的CT9。

2號(hào)殼體如圖2所示。為了保證能與1號(hào)、3號(hào)殼體緊密貼合，要求A、B兩面有良好的尺寸精度（偏差為±0.1mm）、幾何公差（平面度為0.05mm）和表面質(zhì)量（表面粗糙度值Ra=1.6μm）。同時(shí)，為了保證裝配后的位置關(guān)系，對(duì)A、B兩面上的定位孔也有相當(dāng)高的要求，孔距尺寸精度為±0.05mm，孔徑尺寸精度為H8級(jí)，表面粗糙度值Ra=1.6μm。對(duì)于非定位孔，例如一般的安裝孔、螺紋孔，尺寸精度也達(dá)到了±0.1mm。

圖2 2號(hào)殼體

此外，為了保證軸的位置安裝正確，C孔的加工也相當(dāng)重要。該孔的加工精度將直接影響軸在其內(nèi)的安裝位置以及軸是否能夠靈活轉(zhuǎn)動(dòng)。

通過(guò)以上分析，從裝配要求及使用上出發(fā)，該零件的機(jī)械加工主要有兩方面內(nèi)容：一是加工A、B面及其上的定位孔和安裝孔；二是加工C孔。

3 精基準(zhǔn)的選擇

精基準(zhǔn)是指在最初幾道工序中就加工出來(lái)，為后面的工序做好定位、裝夾的準(zhǔn)備，在后續(xù)的加工中，以它為基準(zhǔn)對(duì)別的部位進(jìn)行加工。就該零件而言，選擇A面作為精基準(zhǔn)，主要是考慮到以下幾個(gè)方面。

1）A面及其上的兩個(gè)定位孔是裝配基面（設(shè)計(jì)基準(zhǔn)），這樣能使工藝與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，符合“基準(zhǔn)重合”原則，可以減少尺寸換算，避免因基準(zhǔn)不重合而引起的誤差。

2）在后續(xù)加工過(guò)程中，將多次用到A面作為定位基準(zhǔn)加工其他表面，這樣符合“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，便于保證各加工表面間的相互位置精度，避免了因?yàn)榛鶞?zhǔn)變換所產(chǎn)生的誤差，并簡(jiǎn)化夾具設(shè)計(jì)和制作工作。

3）A面形狀簡(jiǎn)單，便于裝夾，加工方便，易于獲得較高的表面精度；具有較大的支承面積，可為后續(xù)加工提供好的定位和夾緊。B面之所以不能作為精基準(zhǔn)，是因?yàn)樵撁媸切泵妫ㄅcA面的夾角為26°），而且沒(méi)有合適的加工基準(zhǔn)，不易裝夾。

4 粗基準(zhǔn)的選擇

粗基準(zhǔn)是用來(lái)加工精基準(zhǔn)時(shí)所用的定位面，它應(yīng)保證在以后的加工中各加工面的加工余量均勻，裝入殼體內(nèi)的軸等零件與殼體的內(nèi)壁各表面有足夠的間隙，以及定位夾緊牢固可靠等要求。

零件各面和孔之間的位置關(guān)系如圖3所示，零件結(jié)構(gòu)尺寸如圖4所示。選擇以D面（兩圓弧頂點(diǎn)）和E面為粗基準(zhǔn)。因?yàn)镽20mm圓弧的中心線理論上是C孔的軸線，也就是安裝后軸的軸線，一切都應(yīng)該向軸看齊，所以加工的粗基準(zhǔn)應(yīng)該放在這里，也就是圖4中Z方向的尺寸20＋0.4－0.2mm。另外E面至軸線的距離為（21.5±0.2）mm（圖4中X方向尺寸），為了直接保證這個(gè)尺寸，只能以E面為粗基準(zhǔn)。Y方向要求中心對(duì)稱即可。

圖3 零件各面和孔之間的位置關(guān)系

圖4 零件結(jié)構(gòu)尺寸

5 精基準(zhǔn)的加工

精基準(zhǔn)加工精度直接影響后續(xù)加工的進(jìn)行，關(guān)系到整個(gè)零件能否順利加工完成，這一步非常關(guān)鍵和重要，所以加工前必須考慮周全，以防止在開(kāi)始加工后發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤而造成不可挽回的損失。在精基準(zhǔn)面加工完成后，將會(huì)影響到的部位如圖5所示。

圖5 精基準(zhǔn)面加工完成后將會(huì)影響到的部位

若A面加工過(guò)多，則3、4兩處尺寸將會(huì)變小，4處甚至可能還會(huì)出現(xiàn)破漏的現(xiàn)象；若A面加工不足，在后續(xù)加工中，1、2兩處尺寸會(huì)偏小，將不能滿足設(shè)計(jì)要求。

在實(shí)際加工中，因?yàn)槊鞯牟淮_定性因素較多，尺寸又不穩(wěn)定，如何確定A面的尺寸呢？如何將A面的尺寸考慮得更全面呢？在未開(kāi)始加工之前，安排一道鉗工劃線工序，以圖4中的基準(zhǔn)劃線，同時(shí)劃出圖5中1、2、3和4四處線，檢查它們的余量分布是否合理。并且可以通過(guò)鑄件實(shí)際尺寸調(diào)整A面的加工尺寸，來(lái)同時(shí)滿足1、2、3和4四處的余量要求。通過(guò)分類，找出共性，最終確定A面的加工尺寸，為后續(xù)加工做好準(zhǔn)備。加工中的基準(zhǔn)與鉗工劃線基準(zhǔn)是一致的，這樣只要鉗工能劃出來(lái)的零件，都應(yīng)該可以加工出合格的產(chǎn)品，毛坯的加工余量是充足的。

加工設(shè)備為數(shù)控銑削中心（見(jiàn)圖6），可以在加工出A面后，將A面上的各孔也一并制出，一次裝夾即可保證各孔與A面的垂直度，也能保證各孔之間的相互位置，同時(shí)為后續(xù)加工做好裝夾、定位的準(zhǔn)備。在后續(xù)的加工中，將多次用到這一步所加工的基準(zhǔn)面、基準(zhǔn)孔，定位方式為“一面兩銷”，比如對(duì)于圖2a中B面的加工就是如此?？准庸ぶ?，除了兩個(gè)精度為H8的定位孔需要先鉆后鉸外，其余各安裝孔只需鉆就可以保證尺寸和精度要求。精基準(zhǔn)加工用拼裝夾具如圖7所示。

圖6 數(shù)控銑削中心

圖7 精基準(zhǔn)加工用拼裝夾具

6 孔的加工

在加工完精基準(zhǔn)、定位孔和安裝孔后，就可以加工C孔。

由于C孔是安裝軸的地方，對(duì)孔的位置、形狀要求比較高。為了保證孔的完整性及精度要求，它不可以單獨(dú)加工出來(lái)，而必須是在2號(hào)殼體與1號(hào)殼體裝配后進(jìn)行整體加工，裝配后的狀態(tài)如圖8所示。在進(jìn)行孔的精加工時(shí)，因?yàn)?號(hào)殼體上已沒(méi)有可用的裝夾定位的地方，所以其定位基準(zhǔn)就轉(zhuǎn)換到了1號(hào)殼體上。以凸臺(tái)1、凸臺(tái)2的面為基面，以凸臺(tái)1上的兩個(gè)定位孔定位，這種“一面兩銷”的定位方式，能夠可靠、安全地保證尺寸要求。

圖8 裝配后的狀態(tài)

加工設(shè)備為C6150A車床。由于沒(méi)有專用工裝，所以用拼裝夾具代替?？准庸び闷囱b夾具如圖9 所示。

圖9 孔加工用拼裝夾具

C孔的尺寸為φ22+0.045+0mm，為了保證孔本身的精度，加工時(shí)要分粗、精加工，精加工時(shí)鏜孔至設(shè)計(jì)尺寸。為了保證兩端孔同軸，必須一次裝夾加工出該孔。孔的定位尺寸由拼裝夾具保證。通過(guò)試車，調(diào)整夾具可以很好地保證孔的定位尺寸。

因?yàn)榫鶞?zhǔn)已加工完成，后續(xù)加工中就不存在定位、裝夾的難題，零件其余部分的加工也就可以迎刃而解。

7 結(jié)束語(yǔ)

2號(hào)殼體的加工重點(diǎn)是精基準(zhǔn)和主軸孔。對(duì)于精基準(zhǔn)的加工，只要選擇了正確的粗基準(zhǔn)，其加工質(zhì)量就可以得到保證；對(duì)于主軸孔的加工，其尺寸精度、定位尺寸主要由刀具和拼裝夾具來(lái)保證。

由于加工之初正確地選擇了粗基準(zhǔn)、精基準(zhǔn)，給后續(xù)加工帶來(lái)了極大的方便，簡(jiǎn)化了加工過(guò)程，減少了裝夾次數(shù)，提高了工作效率，保證了加工質(zhì)量。在加工中，充分利用公司現(xiàn)有的高精度數(shù)控機(jī)床設(shè)備，做到工序集中，較好地保證了零件上各面、各孔的相對(duì)尺寸精度、幾何公差，同時(shí)減少了安裝工件的次數(shù)和輔助時(shí)間，減少了工件在機(jī)床之間的搬運(yùn)次數(shù)和工作量，縮短了生產(chǎn)周期。

通過(guò)實(shí)際加工，證明該加工方法正確、可行且有效。但是對(duì)精基準(zhǔn)的加工仍然存在一些問(wèn)題。由于鑄造毛坯的不穩(wěn)定性，鑄件表面質(zhì)量有一些缺陷，凹凸不平，特別是在有些關(guān)鍵的、要用于定位的面上，也就是粗基準(zhǔn)上。比如圖3中用作定位的D面，明顯有著凸出點(diǎn)，這給精基準(zhǔn)加工的定位帶來(lái)了不準(zhǔn)確性。在實(shí)際加工中，先把高點(diǎn)打磨平，使D面圓滑過(guò)渡，采用每件鉗工劃線的方法，劃分加工余量，驗(yàn)證毛坯的余量分布是否合理。這種加工方法對(duì)于單件小批量生產(chǎn)而言是合適的，但對(duì)于大批量生產(chǎn)是不合適的。由于大批量生產(chǎn)時(shí)，為了提高生產(chǎn)效率必須用到專用夾具，這就要求鑄造毛坯具有一致性，所以在以后的生產(chǎn)中，如果鑄件的質(zhì)量比較好，則機(jī)械加工一定會(huì)更順利，生產(chǎn)效率也會(huì)得到更大的提高。另外，對(duì)于主軸孔的加工，如果能有專用車床夾具，那么其加工效率也將大大 提高。