一种支架加工工艺改进技术
2020-9-29 来源： 中国航发北京航科发动机控制系统科技有限 作者：马凡,尹三鹏,温国柱,刘明阳
摘要： 通过对支架零件立卧加工的改进研究，对传统加工工艺进行优化，选用卧式加工中心加工轴承孔及安装槽，保证了轴承孔及安装槽的一致性；增加工艺定位孔，采用双圆柱销定位，解决支架的装夹定位问题。此方法改进可大幅缩短支架加工时间，提高零件合格率。
关键词： 支架；卧式加工中心；双圆柱销；基准重合
某型号导弹的重要控制部件电动安全结构中，支架是电动机构的关键零件。在电动机构中，电机通过齿轮与丝杠实现传动，丝杠转动带动叉杆，通过控制叉杆的在丝杠上的运动距离，实现电动机构的控制。电机、齿轮、叉杆等零件均安装在支架上，支架的部分关键尺寸如图 1 所示：① Φ19mm 孔中心与 18mm 槽中心的对称度为 0.03mm ；② Φ19mm 孔中心与 6mm 安装槽的位置尺寸 ±0.013mm。如果轴承孔与槽之间位置度不合格，将导致齿轮传动卡滞、叉杆与支架运动干涉、叉杆运动达不到指定位置，整个电动机构安装调试难度大，不能保证电动安全结构的合格交付。
采用原工艺方案，需要平磨加工支架底面和侧面基准，由于支架结构特殊，平磨加工效率低；并且为满足支架高位置度尺寸要求，需要高精度的立卧加工中心或五轴加工中心，对操作者的技能水平要求很高，在实际生产加工过程中，Φ19mm 孔中心与 18mm 槽对称度在 0.02-0.06mm 之间，产品质量波动大，立卧加工中心加工效率低。因此，需要对支架的加工工艺进行改进，解决对称度超差，平磨及立卧加工中心效率低的问题，并降低操作难度。
图1 支架关键尺寸
1 、原工艺方案
原工艺方案：①粗加工：立铣加工四方后，快丝加工支架的外形，然后对零件进行稳定处理。②半精加工：两道平磨工序，第一道平磨加工底面的基准面，第二道平磨，利用底面定位，加工垂直面，厚度尺寸公差 ±0.007mm。平磨后，利用铣床加工部分非关键尺寸。③精加工：利用立式加工中心，加工 Φ3.5mm 和Φ2.8mm 工艺定位孔，立卧加工中心通过专用夹具，加工支架上端面及 2 个侧面所有内容，再加工底面槽及侧面圆弧，最后去毛刺，抛光。
2 、存在的问题及原因分析
原工艺方案加工产品周期长，加工效率低，影响零件交付。分析原因：平磨加工难度大，加工周期长，立卧加工中心加工时，为保证位置度合格，需要反复找正零件的基准面，找正难度大，加工效率低且加工质量难以保证。
①为保证支架的定位精度，需要安排两道平磨工序。工序一：保证平面 3 与基准 A 垂直度 0.01mm，如图 2 所示；工序二：需平磨 2 个垂直面，且对双基准垂直度要求为 0.02mm，如图 3 所示 , 这二道平磨工序加工难度大，对加工者的技能水平要求高，为保证位置尺寸的合格，需 100% 测量位置度，导致二道平磨工序报废率高，质量不稳定，加工效率低。
图2 平磨工序一
②立卧加工中心加工时，为了保证高位置度要求，加工时需要保证基准的一致性，加工前找正基准面 D在 0.005mm 以内，且由于零件小，装夹位置有限，零件需要倒换一次压紧位置，倒换压紧位置前后需要找正基准面。立卧加工中心在加工过程中，受温度或其他因素影响，零件在批量加工过程中，需反复三坐标计量，调整立卧转换化之间的误差。
图3 平磨工序二
3 、研究改进新工艺
通过研究分析，找到了造成支架加工质量不稳定，加工效率低的主要原因有：①定位基准不重合；②平磨半精加工质量差；③对设备精度及操作者技能水平要求高。
对此将工艺做如下改进：
分析支架零件的特点，改变零件的整体加工思路，利用设备自身的精度，使零件所有精尺寸和高位置度尺寸一次加工完成。
①立卧加工中心改卧式加工中心，利用卧式加工中心一次完成所有精加工要素的加工。
②由底面定位改侧面定位，利用零件侧面 R10mm圆角，增加 2 个 Φ2.5mm 的工艺定位孔 [1]，制作卧式加工中心夹具，如图 4 所示，为增加定位销的强度和定位精度，夹具定位销使用双圆柱销 [2]。
③调整平磨的加工内容，降低平磨的加工难度，如图 5 所示。
改进后的工艺方案：
①粗加工：立铣加工四方后，利用快丝加工出支架的外形，然后进行稳定处理。②半精加工：一道平磨工序，加工五个平面。平磨后，铣床加工部分非关键尺寸。③精加工：利用立式加工中心，加工侧面两个 2.5mm 工艺定位孔，卧式加工中心通过专用夹具和工艺孔定位，加工支架上端面及 2 个侧面所有内容，然后立式加工中心加工底面槽及侧面圆弧，最后去毛刺，抛光。
图4 卧式加工中心夹具
图5 改进后的平磨工序
改进后，利用铪挺卧式加工中心对支架进行小批量试加工，零件三坐标计量合格，且质量稳定。
4 、结语
通过对支架加工工艺的改进，不仅解决了长期存在的质量不稳定，而且大大缩短了产品的加工周期，提高了生产效率。因此针对不同的生产条件，对产品进行合理的工艺改进是实现质量保证和产能提升的关键思路。
投稿箱：
如果您有机床行业、企业相关新闻稿件发表，或进行资讯合作，欢迎联系本网编辑部， 邮箱：skjcsc@vip.sina.com
如果您有机床行业、企业相关新闻稿件发表，或进行资讯合作，欢迎联系本网编辑部， 邮箱：skjcsc@vip.sina.com
