接头零件工艺方案的优化与改进.docx
针以某难加工接头零件为例，通过改变加工方法、装夹方式、整合工序以及自制工装夹具等，对零件初始加工方案进行优化与改进，创新地提出两种工艺改进方案，并进行对比论证。新工艺方案可有效减少零件的装夹次数，减少人为因素对零件尺寸精度的影响，缩短辅助装夹时间，达到了提高零件表面质量和加工效率的目的。Ol序言某接头零件6个面均需加工，槽口有一定的尺寸精度要求，材料去除量较大。其初始工艺方案主要采用线切割+普通铳削+磨削的加工模式，其中90%的工作内容集中在线切割和磨削上，线切割主要加工出零件外形，磨削保证最后的尺寸精度。实际生产中，线切割加工耗时较长，磨削工作量也极大，零件的加工效率极低，不适合批量加工。现对该接头零件的工艺方案进行优化改进，提出两种方案，并进行对比论证，从而找出适合批量加工的工艺方案。02零件结构图1为接头零件结构，材料为30CrMnSiA高强度合金钢，热处理后抗拉强b:度b=(1175±100)MPa,多用于飞机、导弹上的主要受力零部件。从结构上看，接头零件的前、后、左、右、上和下各面(以/尸表示)均有一定的加工内容，需要多工位反复加工。另外，该零件尺寸精度等级最高为IT8级。a）正面b）反面图1接头零件结构03工艺难点分析1）由于受来料自由锻毛坯尺寸限制，实际工艺编排中，并没有多余的区域设置工艺孔及装夹孔，也没有足够的区域放置压板，故初始工艺方案采用虎钳进行定位、装夹，以满足加工需求。在实际生产中的确成功加工出了几批零件，然而在加工过程中，一直存在辅助装夹时间长，线切割等主要工序加工效率低，在线测量难度大，极易产生错误的测量结果等问题，致使零件批量生产报废率高，表面质量不好。2）零件6个面均有加工要求，通过多工位虎钳装夹加工的方式，势必造成定位误差的累积，导致零件各相关联的尺寸难以保证。通常，想要一次性装夹零件并加工多个工位，原则上会采用五轴数控机床，但考虑到公司五轴机床的产能制约，暂定采用三轴多工位加工方案，在加工过程中需要反复进行基准校正，并增加一定的防差错手段（例如增加半精加工程序，加工完毕后根据实测值调整）。3）零件毛坯为自由锻件，是金属材料通过冲压、塑性变形而得到的，材料内部存在较大的残余应力I打。此外，零件粗加工后还要进行淬火、时效处理，此过程中也会出现较大变形。为此针对上述问题，进行消除变形量的工艺改进。04工艺改进方案一方案一工艺流程为加工基准面T三轴粗、精加工/面一三轴粗、精加工8面T三轴粗加工。面一三轴粗加工。面一三轴粗加工E面一三轴粗加工厂面T热处理一三轴精加工E面一三轴精加工厂面一三轴精加工。面T三轴精加工。面T铳削一钳加工T半成品检验。方案一主要采用三轴数控多工位加工方式，摆脱了初始方案中线切割和磨床的低效加工。考虑到零件加工中途需要进行热处理，一般热处理后零件或多或少都会产生一些应力变形，因此在工艺安排上需要考虑上述因素对后续加工的影响。综上，方案一将零件的加工流程大致划分为：一般尺寸的粗、精加工到位,粗加工精密尺寸部位，热处理，精加工精密尺寸部位等几个主要的加工阶段，并合理安排每阶段的加工余量和工序内容。方案一存在的主要问题为：工艺流程在三轴机床上共有10个工位，需要装夹、校准10次，人为因素对零件质量的影响比较大，基准难以统一。为保证加工精度，需要耗费大量辅助时间，加工过程过于繁琐，效率低，零件加工周期较长。方案一虽然比初始工艺方案优越，但是并没有很好地解决接头零件加工效率低、报废风险高及质量不稳定等问题。工艺改进方案二方案二工艺流程为加工基准面一三轴粗、精加工。面一三轴粗加工E面一三轴粗加工厂面一热处理一三轴精加工£面一三轴精加工厂面一三轴精加工。面一三轴精加工。面一铳削一钳加工T半成品检验。在方案一的基础上，方案二主要设计并投入使用一套工装夹具来减少装夹次数，从而降低人为因素对零件精度的影响，同时缩短人工辅助装夹时间，以达到提高零件质量和加工效率的目的。通过分析零件结构特点，将方案一中三轴数控粗、精加工/。面的内容整合成一道工序，此时采用一套可以旋转360。的侧装卡盘，即可实现一次装夹加工4个工位面的目的，而后续工序则继续沿用方案一的工艺流程。可旋转卡盘及零件的装夹如图2所示。图2可旋转卡盘及零件的装夹06两种工艺改进方案的对比1o按流水形式作业，每道工序安排一台数控机床，两种方案数控加工时间对比见表2。表1零件一次交检合格率及典型尺寸合格情况对比（）项目方案一合格率方案二合格率一次交检合格率63.4099.50同轴度00.Imm37.6099.00对称度0.08mm73.10100平行度0Inmi61.8099.30表2数控加工时间对比类别粗加工时间/h精加工时间/h总时间/h占用机床数量/台方案一26.58.58方案一加工辅助21012方案二26.58.55方案二加工辅助224试验数据表明，方案二的产品合格率和加工精度明显优于方案一，并且节省了大量的加工辅助时间，减少了占用机床数量。结束语实践表明，工艺改进方案二非常适合接头类零件的批量加工，可大幅提高产品质量和加工效率，零件的典型尺寸得到保证，批量生产合格率基本达到100%,节点交付周期明显缩短，达到了改进目的。该方案同样可以借鉴应用于其他需要多工位、多面加工的零件。
