解决高精度转盘底座形位公差超差问题

2015-11-23沈阳第一机床厂辽宁110023

金属加工(冷加工) 2015年9期

■沈阳第一机床厂（辽宁 110023）

王铁军何松

1. 转盘底座结构

我厂承担的SUC8149和 SUC8149d系列产品，是根据汽车行业的发展需要开发的一种高效、高精度曲轴专用数控加工机床。该机床上的转盘底座与转盘滑动接触非常频繁，故要求其表面淬火。根据机床结构要求，该工件的各项精度要求都非常严格。由于其淬火面积很大，容易变形，加工难度很高，一直被列为该产品关键零件。该工件装配后使用方式如图1所示。下面将详细剖析切削变形产生的成因及解决办法，并从工艺优化方面予以重点介绍。

2. 加工过程中出现的问题

SUC8149d//22011L及SUC8149//2211-1//转盘底座（见图2），C面平面度、C对A的平行度图样要求0.02mm，实测0.08～0.15mm；把压板面及齿条面与C面的平行度图样要求0.03mm，实测0.06～0.12mm；A面平面度图样要求0.01mm，实测0.05mm。

加工难度及出现的问题：①由于该种零件R920mm尺寸大，壁薄容易变形，加工难度高。②零件精磨后淬火层不匀，周围部分无淬火硬度。③把压板面及齿条面与C面（转盘上平面）的平行度超差，只能在全序完成后返修保证，零件C面尺寸大，一经走序加工及运输，就会出现变形，精度超差。

图1 工件装配后使用方式图

3. 原因分析

采用因果图的方法对形位公差质量问题进行分析，经现场调查、数据统计找出超差的主要原因在于人员、设备、加工工艺、材料和测量等因素（见图3）。

具体原因如下：①加工工艺不完善，粗、精磨在一起加工，淬火变形问题没考虑周全。该种零件C面需要大面积的中频淬火，由于C面面积过大，在淬火后经检测表面凹陷的程度比较大，一般在3～3.5mm左右，C面的平面度图样要求0.02mm，需要磨下去所有的变形量以保证其技术要求。但是一般HT300的中频淬火层在3.5～4mm之间，磨削量过大，淬火硬度就会消失，中频淬火也就失去了意义。而且要用磨削的方法去掉这么大的余量。②加工机床设备本身精度超差，不能满足图样要求，设备温度不恒定。③HT材料时效时间短，零件内部的残余应力未消除，零件产生变形。④新员工多，技术水平差。⑤检测平台精度超差。

4. 采取的措施

图2 SUC8149//2211-1//转盘底座

图 3

采取的主要措施有：①改进加工工艺，合理调整工序，增加仿形工序。②检修加工设备，使设备达到使用精度标准。③粗加工后注意运输、时效时间，消除残余应力，防止变形。④对操作者进行技术培训，提高加工技术水平。⑤重新调整平台精度。

5. 措施的实施

对 SUC8149//2211-1零件进行试验，具体实施过程如下：由检查员负责对各形位公差的检验，找出凹陷规律。所得数据进行比较，作为工艺改进淬火变形加工量依据。

检查员对 SUC8149//2211-1零件5次检测的结果如附表所示。

根据检验所得数据进行工艺优化如下。

（1）第1次工艺改进：①根据检验数据在淬火前进行仿形加工，技术要求中间凸起0.8mm，然后用立车的合金刀切削去掉大部分的变形量，最后粗磨。原粗磨时C面留量，A、B面精磨至尺寸，改为粗磨序C面见平，保证平面度0.05mm。精磨时以C面为基准，精磨A、B面达到图样要求，再精磨C面至尺寸。②为解决压板面及齿条面变形的问题，决定在加工该面时由原工艺要求先精车到尺寸再精磨C面，改为留量半精车，精磨C面后再精车来保证精度要求。③原精车204mm/154mm环形槽及130mm尺寸改为半精车、留量。精磨前加工40m m×17m m尺寸梯形槽。原42mm尺寸开口槽在淬火及粗磨前加工改为淬火粗磨后进行加工。原钻攻17个M12―H6孔在精磨前改为精磨后，以防止工件变形。④保证人工时效时间，消除残余应力，防止变形。

（2）第2 次工艺改进：①根据工艺改进后试验结果不理想，仿形序中凸起量过小。由原0.8mm改进为凸起2.0mm。②检验发现精磨前加工40mm×17mm尺寸T形槽会导致变形。把T形槽加工序调改在精磨前消除部分变形问题。原钻攻17个M12―H6孔在精磨前及先精车后再加工螺纹孔，检验发现精车后导致齿条面变形。为防止齿条面变形，工艺改为先加工螺纹孔再精车。