王录林 周华勇 康银辉
中国航发西安动力控制科技有限公司，陕西 西安 710077
摘要：轴承壳体是发动机附件中重要组成件之一,轴承壳体修理要求加工后检查轴承钢衬套A、B为基准的壳体两端C、D表面跳动分别为0.03,经过使用后的轴承壳体其钢衬套已经磨损,修理时需要更换钢衬套,但轴承钢套加工需要同时保证其两端跳动合格,跳动不能保证导致轴承壳体报废难以修理使用。针对修理轴承壳体双端跳动难以保证这一问题,从加工方法、装夹方式等方面进行分析及试验研究,制定出合理的工艺方法,理轴承壳体双端跳动得到很好控制,零件加工质量得到保证。
关键词：轴承壳体；双端跳动；加工方法；装夹方式
1 概述
轴承壳体正常的加工方法是先将铝制轴承壳体中心孔压上钢套后在数控车床上车钢套A、B孔,留一定的加工余量由研磨加工保证A、B孔的圆柱度和粗糙度,再以A、B孔为基准,在数控车床上加工壳体铝孔C、D,最终保证孔C、D孔对A、B孔跳动不大于0.03的要求。而轴承壳体修理时两端铝孔C、D孔已经无加工的余量,需要通过加工轴承壳体压入的钢衬套即加工基准A、B孔来保证两端C、D孔对A、B孔跳动不大于0.03的要求,长期以来跳动合格率仅为20%以下,如果修理加工跳动不合格需要不断的退钢套重新压钢套。本研究通过工艺方法的改进、工装的改善,加工合格率和效率有了很大的提高。
.png)
轴承壳体图
2 研究目标
通过掌握控制轴承壳体中心孔压钢套后的加工方法,为轴承壳体钢套两端跳动合格率修理技术的提升打下良好的基础,解决零件跳动的控制问题,提高零件的修理合格率,保证轴承钢套A、B为基准的壳体两端C、D表面跳动0.03。
3轴承壳体工艺分析
(1)在数控车粗车A、B孔后,研磨精加工保证A、B孔的粗糙度及圆柱度,由于研磨加工为手工操作并且钢套孔长径比只有1.3,在加工过程中壳体不容易放水平,导致钢套孔偏斜;研磨的余0.05~0.08mm,再去除余量的过程中就容易使钢套产生偏斜,找到合适的加工余量,防止长时间研磨过程中钢套偏斜,同时找到研磨前合适的粗糙度值以便研磨在去除余量最小的加工下达到最终的粗糙度要求。
(2)对于零件车铝孔时如何保证钢套孔与轴平行,其定位方法和找正方法非常关键,改变过去的加工定位方法。
(3)对于退套的传动壳体组件,壳体铝孔已加工,通过确定合适的装夹工装,改变定位方法从而保证跳动要求。
(4)跳动100%用三坐标测量,时间周期长。通过模拟装配的方法,改变测量方法方便测量。
4 工艺路线安排
通过对原加工工艺路线分析,原工艺路线总体上是可行,主要存在研磨加工余量大,并且研磨后无法保证跳动要求;车壳体铝孔时装夹找正困难,装夹找正时间远远大于切削加工时间;检查跳动方法为100%三坐标测量,测量周转不便,测量周期长。 4.1改进措施
4.1.1调整工艺路线对比说明:因壳体铝孔已经加工,自制工装以铝孔及壳体端面定位;找正壳体外圆、端面,调整压紧点。因零件在使用过程中产生变形,调整时在保证夹具中心孔不动的情况下通过垫端面保证加工端的跳动不大于0.02。自制工装和找正方法,基本消除了轴承壳体使用后直径变形和
跳动不好的影响。同时通过减小研磨余量来控制研磨钢套对A、B基准孔位置的变化。
4.1.2关键加工过程控制
(1)加工前的筛选及补充加工。找正壳体外圆、端面,调 整压紧点,因变形太大不能保证加工端的跳动0.02时,说明铝孔本身的跳动大于0.03,需要增加修车工序,对两端的铝孔的圆度进行修车。此修车工序的关键是控制轴承壳体在两端铝孔的圆度≤0.02mm,这样可保证零件在钢衬套加工完成的
跳动0.03。
(2)优化数控程序,粗车工序采用小吃刀、进给,低转速的方式,减少悬臂加工带来的不稳定性,极大的提高了加工质量。精车工序0.5mm精车余量,去除前0.5mm余量采用偏刀分层循环方式走刀(每层0.15mm),同时留研磨余量0.01~0.03mm。
(3)优化研磨工序,安装轴承钢衬套孔采用同轴研磨器研磨,不允许单独对轴承A、B位置研磨加工,保证研磨过程,位置度不会改变。
(4)对数控车、研磨工序编制操作说明书指导生产。
(5)跳动的测量由三坐标测量改为芯棒和偏摆仪测量,三坐标采用打点的方式不能检测到所有的表面,通过选配合适的芯棒在偏摆仪上测量,可以快速、全面的测量跳动。
4.2试验验证
通过对50台轴承壳体进行了试验跟踪加工,较好地保证工艺方案改进措施的落实,使轴承壳体的双端跳动控制达到了较好的结果,满足发动机附件装配的要求,轴承各表面尺寸和技术条件达到了设计图纸的要求。
5承壳体跳动控制改进方案
(1)加人工时效控制,针对过盈压套后产生的微变形,在压套后增加稳定化热处理的人工时效,人工时效将压套带来的应力进行平衡,在车孔前将需要变形的完全变形,保证零件加工完后不再产生变形。
(2)优化夹具及找正方法,改制专用夹具压紧位置螺栓使用限力扳手进行紧固,同时在辅助支撑处使用长条形面接触代替原有的局部点接触支撑方式,这样增加受力面积,使承力面受力更均匀,找正采用调整在保证夹具中心孔不动的情况下通过垫端面保证加工端的跳动。
(3)细化加工前找正的状态,对车加工前找正不能满足跳动要求的,增加修车工序,对两端的铝孔的圆度进行修车, 提高轴承壳体径向尺寸精度。
(4)优化加工方法,车工序采用小吃刀、进给,低转速的方式,减少壳体旋转摆动带来的不稳定性,余量采用偏刀分层循环方式走刀(每层0.15mm),保证加工过程的稳定性。
(5)固化研磨方式,通过减少研磨余量降低了人工的劳动强度和工作量,采用同轴研磨的方式,避免研磨产生位置度改变。
结论
通过工艺路线调整,改进装夹找正方法,优化程序,固化切削参数,提高了轴承壳体修理合格率,降低了零件损失,编制关键工序操作指导说明书,使轴承壳体跳动一次合格率大大提高,解决产品修理瓶颈,达到了预期的效果,为各类壳体组合件的生产、修理提供了宝贵经验。
参考文献
[1]孟少农.机械加工工艺手册：第1卷[M].北京：机械工业出版社,1991。
[2]浦林祥.金属切削机床夹具设计手册[M].北京：机械工业出版社,1984。
[3]成大先.机械设计手册：第1卷[M].北京：化学工业出版社,1993。
[4]冯之敬.机械制造工程原理[M].北京：清华大学出版社,1998。