摘要：采用传统的铸铁飞轮壳罩盖工艺流程加工大型薄壁铸铝飞轮壳罩盖存在定位孔系、油底壳结合面位置度不稳定, 定位基准面平面度超差。通过改进工艺流程, 使定位孔系与基准孔同一工序一次装夹完成, 选用高精度设备立式加工中心, 夹具采用气动夹紧方式使压紧力稳定可靠, 达到了零件加工的精度要求。

      1 、前言

     1) 产品图纸的几个重要参数如下:

     ( 1) Φ12F8 定位孔位置度为Φ0.08;
     ( 2) Φ25H8 定位孔位置度为Φ0.08;
     ( 3) 油底壳结合面至Φ140H7 孔位置度为Φ0.1;
     ( 4) 齿轮室平面(B 面) 平面度为0.10;
     ( 5) 离合器结合面( A 面) 对B 面平行度为0.15。

  
     2) 原来采用传统铸铁件工艺来加工铸铝件时,质量不稳定或尺寸超差项目比较突出的有下列几项:

  
     ( 1) Φ12F8 定位孔位置度;
     ( 2) Φ25H8 定位孔位置度;
     ( 3) 油底壳结合面位置度;
     ( 4) 齿轮室平面(B 面) 平面度。

     3) 超差原因分析如下:

  
     ( 1) 以离合器结合面A 面定位3 点, 油底壳结合面定位2 点, 钻、扩、铰2 定位孔Φ12F8、Φ25H8, 其孔中心至油底壳结合面尺寸的最佳极限精度为±0.05。而在实际生产中薄壁铸铝件的工艺基准离合器结合面(A 面) 的平面度超差, 夹压点位置不当, 夹紧力大小会引起工件变形而超差。通过连续跟班生产发现是人为因素引起的质量问题。加工A 面时切削力使用不当, 工人抢工时忽视质量, 致使A 面平面度超差达85.3%; 采用手工夹紧, 夹紧力大小不一致引起工件变形, 使得该大型薄壳类零件加工前后收缩变形厉害, 致使定位孔精度严重超差达79.9%。

   
     ( 2) 若2 定位孔( Φ12F8、Φ25H8) 的中心距和齿轮室平面(B 面) 的平面度均合格, 采用一面两销定位方式精车Φ140H7 孔时, 相对位置尺寸可满足±0.04 的要求。而实际情况是一面两销的自身精度也有超差现象, 致使定位孔系位置度超差。即使在保证2 定位孔精度全部符合要求, 精车Φ140H7 孔位置度合格率也只达81.6%。

  
     ( 3) 由于铸铝零件刚性较差, 从整个工艺流程看, 因间接定位造成积累误差, 以一面两销定位方式精车Φ140H7 孔和油底壳结合面对Φ140H7 孔的位置度也有可能超差。

  
      综上分析, 按照产品图纸要求, 工艺定位孔及油底壳结合面的位置度要求均对Φ140H7 而言, 传统工艺先加工好油底壳结合面后, 以此为基准再加工各工艺定位孔, 从而间接保证定位孔与Φ140H7基准孔间的位置关系。这种方法保证了加工基准与测量基准一致, 但与设计基准不相符合, 必然引起积累误差。

     从上述工艺超差原因的分析可知, 要解决超差问题就要从源头———工艺流程着手。遵循工艺基准与设计基准、测量基准统一的原则[1], 对比铸铁件的工艺流程, 由于铸铁件重量大, 刚性强, 采用基准转换方法在普通摇臂钻床上使用M16 螺栓的夹紧压板3 点对称布置的手动夹紧方式可以保证孔系精度要求, 且能满足产能要求。而大型薄壁铸铝件重量相对轻, 刚性差, 易变形, 因此首先从工艺流程着手, 分析每道工序质量。在立式车床上保证工艺基准面的平面度在0.05 以内后, 采用定位孔系与基准孔Φ140H7 在同一工序一次装夹加工完成的工艺方式来减少孔系积累误差, 避免误差复映。其次, 选用精度更高的设备———立式加工中心, 并对夹具进行了改进设计, 原方法借鉴了加工铸铁件夹具的结构, 即3 点对称布置的手动夹紧方式使夹具精确定位在加工中心上, 把夹紧压板的M16 螺栓改成M12 螺栓。但连续试验结果表明, 由于手工夹紧力不一致导致薄壁铸铝件受力不均而变形,容易引起孔系精度超差; 改进方法为选择两边对称的夹压点位置, 让两侧压紧点受力均匀, 在保证夹具定位精度的前提下, 采用了气动夹紧方式, 如图2 所示。

      从理论上设计计算工件夹紧力大小: 钻削加工工艺定位孔时, 夹紧力W、轴向切削力P 和工件重力G 三者的方向垂直于定位基准面, 这些同向力为支承反力所平衡, 钻削扭矩由这些同向力的作用与在支承面上所产生的摩擦阻力矩相平衡[2]。根据MF=Mf 关系式计算出夹紧力的大小, 从而决定气动夹紧装置的规格, 这样可避免因手工夹紧方式下两边夹紧力不一致的情况, 从而减少了人为因素, 使压紧力稳定可靠, 不会引起工件变形。采用上述改进后的工艺方法, 经过一段时间的生产实践的跟踪, 随机抽取4 件飞轮壳在三座标测量机上检测所得孔系对Φ140H7 孔位置度情况, 经测得这些定位孔系Φ12F8、Φ25H8 对Φ140H7 孔的位置度都在Φ0.02~Φ0.04 范围内, 远低于产品图纸Φ0.08 的要求。

     4 、结论
   
 
     为了更好地证明改进后的加工工艺有效适应大型薄壁铸铝件飞轮壳的批量生产, 连续半年对其加工质量进行了跟踪检测, 对半年内加工过的所有飞轮壳进行编号、收集并计算检测数据, 计算结果显示飞轮壳主要项次合格率达到了95%, 经装配总装后, 达到了离合器止口孔跳动≤0.27 要求。