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配装缓速器类后轴承盖零件加工工艺研究

发表时间：2020/10/26 来源：《基层建设》2020年第19期作者：姜利

[导读] 摘要：本文主要从零件结构特征入手，针对现有工艺方案出现的零件质量问题，进行分析后，提出了新的工艺方案，并予以实施，通过合并工序、设计合理的液压夹具、插铣刀的运用，不但提高了零件质量稳定性，降低了零件的加工成本，还降低了工人的劳动强度。

        陕西法士特汽车传动集团有限责任公司陕西省宝鸡市 722409
        摘要：本文主要从零件结构特征入手，针对现有工艺方案出现的零件质量问题，进行分析后，提出了新的工艺方案，并予以实施，通过合并工序、设计合理的液压夹具、插铣刀的运用，不但提高了零件质量稳定性，降低了零件的加工成本，还降低了工人的劳动强度。
        关键词：三爪轴承孔椭圆平行度粗车液压夹具
        1 原工艺方案概述
        6DS后轴承盖生产线主要加工连接缓速器形状的后轴承盖，每年的用量平均在两万台左右。原工艺概况：

        从上表可以看出，这条线的加工效率比较低，瓶颈工序在15工序，为了平衡生产线节拍，将15、20工序放在同一台立加加工，用两台设备加工15、20工序，基本能满足用量。
        2 原工艺存在的问题及问题分析
        2.1 本条生产线的主要问题集中在10、15工序，具体问题见下表：

        3、外观质量差，工人劳动强度大
        2.2 问题分析
        2.1.1 针对10工序出现的问题，分析如下：
        10工序是用三爪卡盘定位夹紧（见右图），由于手动三爪夹紧力不好控制，每个班椭圆工件的数量大概为3至4件，可能造成轴承孔椭圆的原因有：
        A：夹紧工件时夹紧力过大，存在装夹变形；
        B：工件硬度偏高，加工时存在让刀；
        通过现状调查，对工件加工椭圆情况，进行现场试验。
        方法一：措施：将三爪卡盘的硬爪更改换为软爪，降低夹紧变形
        结果：存在椭圆。
        后果：软爪不耐磨，当软爪磨损，精度丧失时会夹不紧工件，存在安全隐患；
        方法二：措施：精镗轴承孔前，暂停程序，将三爪拧松，减小夹紧力。
        结果：椭圆消除。
        后果：夹紧力过小时，存在安全隐患；降低了加工效率。
        方法三：措施：测量毛坯硬度，对偏高硬度（HB210-230）的工件进行加工试验。
        结果：均存在椭圆。
        由于中空三爪卡盘排屑困难，工序里有反镗轴承孔，每次加工完工件，中空卡盘中心的铁屑需要用手动掏出，工件装卸不方便，工人的劳动强度大。

        2.1.2 针对15工序出现的问题，分析如下：

        图纸要求四个角的平行度0.1mm，装夹定位方式如右图，
        四个角下面悬空，没有支撑，使得零件的平行度超差。为了
        保证平行度，只好把切削参数降低，使得加工效率降低，
        加工成本升高此类工件共有14个凸台，手动装夹劳动强度大。

        铣凸台时，若用键槽铣刀扎铣，每把键槽铣刀只能加工50~60
        件工件，而且很容易崩刃，加工成本高，在毛坯未改进之前，
        有的工件没有铸造圆弧面，扎铣也会影响产品质量外观。
        经过分析决定选用立铣刀，加工方式为侧铣，但是侧铣会存在以下问题：
        A 加工凸台时有毛刺，需要工人手动去除，工人劳动强度大。
        B 因毛坯质量问题，如果毛坯肥大，凸台面和毛坯面平齐时铣凸台时在非加工面留下过刀痕，影响外观。
        综合以上因素，既要保证零件四个角的平行度，又要保证零件的外观质量，只能降低加工效率，此工序便成了瓶颈工序。
        3 新工艺方案的确定

        3.1 针对10工序，设计设计液压夹具，
        使装夹定位时，轴承孔毛坯处的夹紧力可调，
        消除工件椭圆状况，便于排屑，降低工人的
        劳动强度。夹具的设计原理
        推缸先将零件推至V形块内，将零件预夹紧，然后浮支动作，将零件支实，压板再压紧零件此夹具的好处：
        A 使用减压阀，可调节推缸的推力，防止轴承孔夹紧变形；
        B原工艺需要粗车小端定位端面及外圆，三爪才能夹紧可靠，这套液压夹具小端只是预定位夹紧，主压紧靠上端面压板压紧，所以小端可以用毛坯面定位，省掉05粗车小端工序；
        C此夹具还是兼容夹具，可以同时兼容其它系列产品；
        D铁屑不用手掏出了，减轻了工人的劳动强度。
        3.2 针对15工序采取的措施：
        3.2.1 设计液压夹具，使用四个浮支缸，将四个角下方支实，可实现高的切削参数加工，此夹具还是兼容夹具，可以同时兼容其它系列产品。
        3.2.1委托设计专用插铣刀具，降低铣凸台工步加工时间，提高加工效率和零件外观质量。
        3.2.3 提高毛坯质量，控制好毛坯的加工余量、毛坯硬度，增加铸造圆弧面，便于插铣。
        4 新工艺方案的效果验证
        4.1 10工序现场使用情况如下：
        A、椭圆已经100%消除，零件质量得到保障；
        B、夹紧工件由液压完成，大大降低了工人的劳动强度，铁屑在夹具表面上残留，方便清理。
        C、可以将毛坯直接在液压夹具上加工，省掉05粗车工序。
        4.2 15工序现场使用情况如下：
        通过插铣刀的运用，液压夹具的使用，总共节约时间15M46S。
        A、插铣刀加工产品稳定，加工时间缩短7M15S（由原来的36M47S缩短为29M32S），提高了加工效率，刀片耐用，降低了加工成本。
        B、四个角的平行度在0.05mm以内，图纸要求0.1mm；铣四个角工步切削参数进给提高了6倍，加工时间缩短6M31S（由于原来的29M32S 缩短为21M01S），提高了加工效率，降低了加工成本。
        5 新工艺方案的经济效益
        5.1 液压夹具产生的经济效益：
        A、提高加工效率，铣四个角工步加工所用时间缩短了6M31S；
        B、产品质量稳定，椭圆现象消除，四个角平行度在0.05mm以内，降低了废品率；
        C、加工中心节省成本：15000（年产量）*6.5分钟*3元/分钟=29.25万元
        D、将原加工工艺流程里的粗车工序直接去除，省掉车床及粗车工序的工装、工时等费用，共计80万元
        5.2刀具产生的经济效益：
        A、提高加工效率，插铣工步加工所用时间缩短了7M15S；
        B、加工的产品不再有飞边和走刀轨迹，提高了产品的外观质量；
        C、刀具单件成本：由3.7 元/件降至0.38元/件，节约5万元

        按年产1.5万计算，加工中心节省成本：15000*7.25分钟*3元/分钟=32.6万元
        6 总结
        通过对整条生产线的优化，不仅将零件轴承孔椭圆现象消除了，四角平行度符合图纸要求，使零件的质量得到了保证，还降低了工人的劳动强度，提高了加工效率，降低了生产成本，生产线优化后共降低成本约146.85万元。
        参考文献：
        [1]邓文英，金属工艺学[J].下册（第三版）.2017（06）.
        [2]陈宏钧，实用机械加工工艺手册[J].第4版.2016（09）.