薄壁類殼體零件加工精度問題分析及解決方案

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序言薄壁類變速箱殼體零件，由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在加工中易受加工工藝、環(huán)境及設(shè)備條件等多方面因素的影響，導(dǎo)致此類零件的尺寸精度和幾何公差不易保證，加工難度高，批量加工的穩(wěn)定性差，因此需要從多方面進(jìn)行分析，制定相應(yīng)的解決方案。2

零件的加工精度加工一種薄壁類變速箱殼體零件，毛坯先在機(jī)床上進(jìn)行半成品面和部分孔的粗加工，半成品零件如圖1所示。在立式加工中心上進(jìn)行精度要求高的孔和面的精加工，零件的裝夾如圖2所示，成品零件如圖3所示?？椎某叽绻畹燃夁_(dá)IT7級，孔距尺寸的公差等級達(dá)IT5～I(xiàn)T6級。圖1

半成品零件圖2

零件的裝夾

圖3

成品零件

成品零件檢測時(shí)，孔徑的尺寸公差基本都能達(dá)到和優(yōu)于圖樣的公差等級要求，但是孔間距的尺寸精度有超差情況，且超差情況不一致、不穩(wěn)定。3

機(jī)床精度的復(fù)檢在檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，機(jī)床未按設(shè)備地基圖施工[1]，機(jī)床未落到地基孔里，未進(jìn)行灌膠固定，于是對機(jī)床的精度進(jìn)行復(fù)檢，結(jié)果見表1，機(jī)床水平精度和幾何精度[2]均有變化，且超過合格證要求。表1

機(jī)床精度復(fù)檢結(jié)果解決方案：恢復(fù)機(jī)床的水平精度和幾何精度，使其達(dá)到出廠狀態(tài)。機(jī)床精度恢復(fù)數(shù)據(jù)見表2。表2

機(jī)床精度恢復(fù)數(shù)據(jù)4

零件的加工和檢測4.1問題分析在工件的試切、檢測和對數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析過程中發(fā)現(xiàn)，工件在不同的檢測條件下三坐標(biāo)復(fù)檢，前后數(shù)據(jù)變化較大。4.2統(tǒng)計(jì)分析在前期的試切和檢測過程中，由于受三坐標(biāo)檢測條件的影響，機(jī)床試切的工件不能及時(shí)安排檢測，發(fā)現(xiàn)不同批次前后檢測數(shù)據(jù)波動(dòng)較大，造成超差情況，隨后在不同檢測條件下對工件進(jìn)行復(fù)檢，發(fā)現(xiàn)前后數(shù)據(jù)變化較大，具體如下。1）檢測條件一：恒溫前后對比。當(dāng)天加工完送三坐標(biāo)檢測的數(shù)據(jù)，與在車間放置一夜后，第二天送三坐標(biāo)檢測，且放置了3h恒溫后的復(fù)檢數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)變化較大，工件上不同結(jié)構(gòu)位置尺寸變化的方向并無一定的規(guī)律可循，有尺寸變大的＋0.0297mm，也有尺寸變小的－0.0213mm。2）檢測條件二：環(huán)境大幅降溫，零件未進(jìn)行恒溫前后對比。當(dāng)天加工完送三坐標(biāo)檢測的數(shù)據(jù)，與在車間放置一夜后，第二天送三坐標(biāo)檢測，但未能恒溫即復(fù)檢的數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn)，當(dāng)天降溫達(dá)10℃，且未恒溫的數(shù)據(jù)變化更大，有尺寸變大的＋0.0286mm，也有尺寸變小的－0.0501mm。而且與檢測條件一恒溫后檢測的數(shù)據(jù)相比，恒溫檢測時(shí)，向尺寸加大方向變大＋0.0297mm的685.08mm尺寸，環(huán)境大幅降溫且未恒溫檢測時(shí)，卻向尺寸減小方向變小了－0.0501mm，相差達(dá)0.0798mm；恒溫檢測時(shí)，向尺寸減小方向變小了－0.0213mm的206.332mm尺寸，環(huán)境大幅降溫且未恒溫檢測時(shí)，卻向尺寸加大方向變大了＋0.0286mm，相差達(dá)0.0499mm。4.3結(jié)論從數(shù)據(jù)對比分析得出，工件受以下３方面的影響：①工件受內(nèi)應(yīng)力變形影響。②工件受溫度變化的影響。③工件受檢測條件不一致影響。4.4處理方案針對３方面影響因素的處理方案如下。（1）減小工件內(nèi)應(yīng)力影響的處理方案改進(jìn)加工工藝路線，盡量把加工內(nèi)應(yīng)力較大的工序提前，要求較高的精加工工序[3]盡量靠后，使加工內(nèi)應(yīng)力得以提前釋放，以減少內(nèi)應(yīng)力變形的影響[4]。改進(jìn)前后加工工藝路線對比如下。1）改進(jìn)前：10銑面（銑大平面，銑φ136H7孔端面）→20銑面（銑φ100K7孔底面）→30鏜孔（粗鏜φ100K7孔留量）→40鏜孔（粗鏜2個(gè)φ90K7孔留量）→50銑面（銑2個(gè)φ90K7孔端面，銑φ100K7孔端面）→60倒角（φ136H7、φ100K7和φ90K7孔口倒角）→70鉆孔（鉆各孔及螺紋底孔）→80擴(kuò)各孔→90倒角（孔口倒角）→100鏜孔（精鏜2個(gè)φ90K7孔）→110鏜孔（精鏜φ100K7孔，精鏜φ25H9孔）→120鏜孔（粗鏜φ136H7孔留量）→130鏜孔（精鏜φ136H7孔留量）→140擴(kuò)孔（擴(kuò)2個(gè)φ10H7孔留量）→150擴(kuò)孔（擴(kuò)2個(gè)φ15H7孔留量）→160鉸孔（鉸2個(gè)φ10H7孔）→170鉸孔（鉸2個(gè)φ15H7孔）→180攻螺紋（各螺紋孔攻螺紋）。2）改進(jìn)后：10銑面（銑大平面，銑φ136H7孔端面）→20銑面（銑φ100K7孔底面）→30鏜孔（粗鏜φ100K7孔留量）→40鏜孔（粗鏜2個(gè)φ90K7孔留量）→50鏜孔（粗鏜φ136H7孔留量）→60銑面（銑2個(gè)φ90K7孔端面，銑φ100K7孔端面）→70倒角（φ136H7、φ100K7和φ90K7孔口倒角）→80鉆孔（鉆各孔及螺紋底孔）→90擴(kuò)各孔→100倒角（孔口倒角）→110攻螺紋（各螺紋孔攻螺紋）→120鏜孔（精鏜2個(gè)φ90K7孔）→130鏜孔（精鏜φ100K7孔，精鏜φ25H9孔）→140鏜孔（精鏜φ136H7孔留量）→150擴(kuò)孔（擴(kuò)2個(gè)φ10H7孔留量）→160擴(kuò)孔（擴(kuò)2個(gè)φ15H7孔留量）→170鉸孔（鉸2個(gè)φ10H7孔）→180鉸孔（鉸2個(gè)φ15H7孔）。（2）減少溫度變化影響的處理方案零件加工完成后，在三坐標(biāo)測量房間恒溫3h后檢測[5]。（3）減少檢測條件不一致影響的處理方案除統(tǒng)一恒溫時(shí)間外，在三坐標(biāo)檢測時(shí)，采用編程自動(dòng)檢測方法，避免為節(jié)省時(shí)間而使用手工采點(diǎn)的檢測方法。5

工藝改進(jìn)效果工藝改進(jìn)后，進(jìn)行批量加工和檢測，每天左側(cè)和右側(cè)工位各3組，試切了2天，共加工12件殼體零件，從統(tǒng)計(jì)結(jié)果看，零件尺寸精度及精度穩(wěn)定性滿足要求，尺寸的最大波動(dòng)也在所要求的公差帶內(nèi)。6

結(jié)束語針對薄壁類變速箱殼體零件的加工，總結(jié)出以下經(jīng)驗(yàn)。1）機(jī)床自身方面，嚴(yán)格按地基圖要求施工，保證地基強(qiáng)度，確保機(jī)床精度的穩(wěn)定性，同時(shí)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)水平精度和幾何精度調(diào)整得越高越好。2）加工工藝方面，合理有效地控制毛坯鑄造階段的內(nèi)應(yīng)力，應(yīng)做去應(yīng)力退火處理，減少和消除鑄件的內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸，減小變形；合理安排工藝路線，粗