壳体组合件组合加工工艺的研究

□程光

中国航空发动机集团西安动力控制科技有限公司 西安 710077

1 组合加工概述

壳体组合件属于高精度产品，尺寸和形位公差要求较高，组合件中相关零件在机械加工中的设计精度要求也较高。

在以往的加工方法中，为了满足组合件设计精度要求，通常将组合件的设计精度要求按尺寸链分配到相关零件中，有些尺寸分配到单个零件中只有千分之几毫米的公差，给制造带来了难度，零件合格率低，影响生产任务的完成。

从提高工艺装备水平角度考虑已不能解决问题，为此，笔者的思路是在现有设备的基础上，采用组合加工工艺来满足零件的精度要求。组合加工是指在加工过程中采用同一基准将两个或多个零件按照装配关系固定装夹在一起，消除定位误差，相关加工工序在一次装夹中完成的加工工艺［1-4］。

壳体组合件组合加工工艺优点体现于，在一次装夹的情况下完成壳体组合件多个工序的加工，能更好地保证相配零件之间的装配关系，无需缩严单个零件的尺寸和形位公差，降低加工难度，提高生产效率。由于组合加工在一次装夹中消除了重复定位误差和加工误差，所以组合加工是制造精度较高的机械加工工艺。在加工中按产品的装配关系进行装夹，大大提高了产品的装配调试合格率。

2 组合镗孔

图1所示壳体组合件A由装配要求相同的四个零件组成，有较高的设计精度要求。以往的加工方法仅从单件上下功夫，不仅加工难度大，而且累计误差造成装配困难，产品调试性能不稳定。为此，采用组合镗孔解决了这一加工难题。

组合镗孔加工时，将壳体组合件A的四个零件根据装配关系组合在一起，使四个零件整合为一个部件，采用通用设备一次装夹完成镗孔尺寸要求，保证了相关零件尺寸和位置度精度［5］。

这一组合件属于高精度产品，为保证加工表面粗糙度要求，镗孔后再应用组合加工工艺进行一道孔研磨工序［6］。研磨后，应对组合件进行超声清洗。

3 组合反配加工

在产品修理加工过程中，常常会遇到与壳体相配的零件损坏，为节约成本，需要重新制作与壳体相配的零件。

解决此类问题可以应用组合反配加工工艺。图2所示壳体组合件B在修理过程中，遇到与壳体B1相配合的异形件B2损坏问题，以B2与B1加工过程来说明组合反配加工的应用［7］。

▲图1 壳体组合件A结构

▲图2 壳体组合件B结构

▲图3 测量简图

组合反配加工中的零件为异形件，组合反配加工过程中有以下三个难点需要解决：①B2与B1相配的定位销紧贴型腔内壁，拔出定位销难度大；②零件B2属于异形件，机加工过程中装夹难度大，零件压紧时容易产生变形；③技术要求定位销与壳体B1为过盈配合，与异形件B2为间隙配合，因此异形件B2需要进行二次加工来满足装配要求。

对此，制订了三点解决措施：①设计制造拔销工具；②通过装配工装将壳体B1和异形件B2组合装夹；③改磨镗刀，并选用分组铰刀修铰孔径，修研异形件B2定位销孔，以满足技条要求。

由于B2属于异形件，且与其连接的连杆是活动件，因此将异形件B2与壳体B1装配在一起，应用组合镗孔的方法进行加工［8］，具体加工方法如下。

（1）测量。如图3所示，以2-φ6.6 mm孔为基准，测量 A、B 两孔位置尺寸 XD1、XD2、YD1、YD2， 并将此测量值作为后续组合反配加工中的坐标位置。

（2） 拔 销 。与B2和B1相配的定位销紧贴型腔内壁，且与壳体B1属于过盈配合。笔者设计了图4所示拔销工具，经过试验，在不损伤壳体B1销孔的前提下，拔销工具能有效拔出定位销。

（3） 组合加工。先用组合夹具将B1固定，再用装配工装将B2固定在B1上。采用改磨镗刀杆，并选用合理的切削参数。若壳体B1销孔未达到技条要求，则可以采用分组铰刀修铰销孔来满足要求 ［9］。

（4） 修研销孔。设计要求定位销与壳体B1销孔为0.007～0.027 mm过盈配合，与异形件B2销孔为0～0.016 mm间隙配合［10-11］，因此需要对异形件B2销孔进行二次加工，根据定位销的实际尺寸D修研B2销孔的相应尺寸，具体如图5所示。

4 组合加工工艺要点

壳体组合件加工前，所选用的装夹方式必须满足组合件装配要求，以便在一次装夹情况下保证多个相配零件之间的装配关系，从而仅需一次装夹加工就可以保证组合件的设计要求。

加工过程中所涉及到的工序必须一次加工完成，最大限度地消除重复定位而导致的加工误差。

组合镗、钻、铰孔加工完成后，根据需要可再增加补充加工，但应该注意通过成组加工完成，中途不宜拆分零件。

▲图4 拔销工具

▲图5 定位销配合

鉴于组合加工后零件互换性的特点，在加工前必须将零件配套分组，做好标记。组合加工完成后，要求按组交付，不得混淆相关零件。需要设计合理的工艺优化生产流程，将生产成本降到最低。

5 结束语

组合加工按产品的装配关系在一次装夹中完成组合件的加工，能保证多个相配零件之间的装配关系，降低了加工难度，提高了生产效率。笔者基于组合镗孔和组合反配加工两个应用实例对壳体组合件加工作了详细描述，总结出一套适合壳体组合件的组合加工工艺。由于组合加工在一次装夹中消除了工件重复定位误差和加工误差，因此组合加工是一种精度较高的机械加工工艺，具有实际应用价值。