提高ZF25机组传动箱体零件的加工效率
来源:许昌烟草机械有限责任公司 段钊阳 马刚峰
摘要:传动箱体零件形状复杂,精度要求高,形位公差、尺寸公差较多,并且分散在零件多个面上。因此、在加工过程中遇到道序复杂,加工周期较长,探测困难的问题。针对零件结构特点及精度要求,本文阐述了零件加工的工艺设计思路,通过对零件单件工序加工时间分析,优化工艺路线,改善探测方法,采用山高硬质合金刀具,缩短了加工时间,提高了传动箱体零件的加工效率。
关键词:传动箱体 形位公差 尺寸公差 探测 硬质合金
传动箱体是ZF25机组中“滤棒发射机(YF25)”上的零件,安装在“滤棒发射机”上的“发射模块”部件中。传动箱体的主要功能:伺服电机输出动力,通过传动箱体传递给阻挡辊和发射鼓,执行滤嘴棒发射动作,其作用相当于汽车的变速箱。
1 存在问题
在传动箱体的加工过程中,从毛坯到成品,需要经过14个加工工序,各工序的加工准备时间合计为680分钟,单件传动箱体的工序加工时间合计为2455分钟。其中,90道序的加工时间为1484分钟,占零件加工总时间的60.45%。在加工辅助时间中,探测校正时间为560分钟,占零件加工辅助时间的74.27%,远高出其它工序的加工时间。另外,由于普通合金铣刀的长度限制,一次装夹无法完成四周的铣削加工,且精度不好保证,同样不利于机床辅助时间的缩短。
作者简介:段钊阳(1989-),男,河南许昌人,助理工程师。主要从事机械加工、机械设计制造等技术工作。
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2技术要求
图1 传动箱体部分二维图
由图1可知,零件上有7个形位公差,其中平行度、垂直度以及对称度均达到了0.025mm。31个尺寸公差,其中18个公差孔中有多个精度达到K5级,并且分散在零件多个面上。为了保证产品精度,必须要一次加工完成。
3原因分析
3.1 工艺分析
退火—粗铣四周—划线—粗镗Φ47K5—粗铣内腔—预冷淬火—划线—精铣四周—磨削—精镗—钻Φ12孔—铣—钳—发黑—激光刻字
共有14个工序,其中90道序加工时间最长,1484分钟。
90工序中可以分为两个工步,工步1的加工探测次数为2次,工步2的探测次数为6次,分散加工,探测次数一共有8次。探测次数较多,无形中增加了加工辅助时间。
加工方案设计不符合工序集中原则。目前的工艺方案存在“部分工艺可以取消”、“工序内容可以合并、集中”两个问题,因此,目前传动箱体的加工工艺违反了“工艺集中”原则,不符合公司实际工艺装备情况,直接造成了传动箱体加工周期过长的结果。
3.2 探测方式分析
通过观察我们发现,传动箱体的加工过程中采取手动探测方式,手动探测具有一定的局限性:精确定位比较耗时,效率低;若程序加工过程中需再次探测,必须中断加工程序;零件探测点多时,容易遗漏原点探测,致使零件精度超差;由于手动探测工件偏置值是手动输入,有可能输错值。
3.3 刀具分析
根据二维图我们可以看出,该零件局部尺寸为98×95,且尺寸公差、形位公差要求较严。受普通铣刀刀具参数限制,一次性装夹无法满足侧铣加工。为此,我们需要定制选择合适的刀具来满足生产加工需求。
4工艺优化及实验验证
4.1 工艺优化
将工步1、2拼夹具、合并加工则可省去其中的复测工件坐标,减少为4次。通过重新设计传动箱体加工工艺方案,对60道序新增的加工内容进行相应的程序添加、调整并顺利加工完成,使零件加工道序缩短至9个,其中,30、70划线工序,按照目前的工艺手段可以取消。此外,20、40、50工序内容可以合并成一个工序;90、100、110工序可以合并。
4.2刀具选定及验证
为了满足加工需求,根据零件的尺寸特征,我们选定了山高的JS522“快锋铣”硬质合金铣刀。如下图所示:
图二
该刀具容屑槽浅,主要用于侧铣精加工,能够满足不同材料的零件加工。该刀具长径比为4.0,根据切削参数表,选择合适的刀具参数,并根据实际情况进行调整。“快锋铣”刀具的采用,减少装夹次数,一次性加工完成,保证零件精度要求,所加工出来的平面度可达0.008,远远高于设计要求,垂直度、对称度均符合图纸要求。同等条件下,相比以往缩短了加工时间和机床辅助时间,提高了加工效率。
4.3工艺验证
60工序用时955分钟,比合并前1484(原90工序)分钟缩短了529分钟。
通过实验自动探测可行性,并优化程序,将自动探测加入程序中。90工序首件加工结束后,对零件进行检查,其所有公差要求尺寸均保证±0.005mm,完全满足零件质量要求,探测时间有手动探测的560分钟降低为自动探测的75分钟。
5,结论
在传动箱体的加工过程中,通过坚持“工序集中”原则,优化工艺路线,采用自动探测,在保证零件质量的前提,缩短了加工时间,成功提高了传动箱体零件的加工效率,解决了多年来因该零件造成的生产拖期现象,为生产任务进度的顺利完成,满足公司装配需求,为公司的产品满足客户需求做出了贡献。
参考文献
[1] 张世昌,李旦,高航.2003.机械制造技术基础【M】.北京:高等教育出版社
[2]任小中,2009.先进制造技术【M】.武汉:华中科技大学出版社
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